CN205748663U - 一种多功能红外热像仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多功能红外热像仪，具有电源电路和与电源电路相电连的红外传感器，模数转换器，FPGA可编程门电路，数据传输接口电路以及DSP数字信号处理器；红外传感器与模数转换器相连；模数转换器与FPGA可编程门电路相连；FPGA可编程门电路与数字信号处理器相连；数据传输接口电路与FPGA可编程门电路相连；DSP数字信号处理器分别与FPGA可编程门电路、红外传感器相连。本实用新型可以实现热像仪图像以及视频数据的快速读取、红外数据的实时远传、红外图像信息的实时触控编辑备注、改变视频帧频等功能，增加了热像仪的应用场景以及数据传输的灵活性和实时性。

Description

一种多功能红外热像仪

技术领域

本实用新型涉及集成电路技术领域，具体涉及一种多功能红外热像仪。

背景技术

红外热像仪是将被测物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像提供给用户的设备。随着红外成像技术的快速发展，便携式红外热像仪在电力输电线路、发电设备、电子制造以及消防营救等场合应用愈加广泛，但是现有的便携式红外热像仪装置仍存在如下问题：

首先，红外热像仪图像帧频固定、数据传输接口电路单一，应用场景受到限制；

其次，红外热像仪图像以及视频数据量大，读取以及传输速度慢；

其次，室外检测时红外图像以及视频数据传输至PC机的实时性差；

因此，需要改善红外热像仪图像帧频固定、数据传输接口电路单一、图像与视频数据量大，读取以及传输速度相对较为缓慢的问题，以及室外以及较远地区检测时红外图像、视频数据传输至PC机的实时性差的问题。

实用新型内容

为了克服以上问题，本实用新型旨在提供一种多功能红外热像仪。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种多功能红外热像仪，具有电源电路和与电源电路相电连的红外传感器，红外传感器用于将探测到的待测物体的光信号转换为模拟电信号；其还包括：模数转换器，FPGA可编程门电路，数据传输接口电路，DSP数字信号处理器，以及与数字信号处理器相电连的音视频电路；电源电路分别与红外传感器，模数转换器、FPGA可编程门电路、数据传输接口电路和DSP数字信号处理器相电连；其中，

红外传感器，与模数转换器相连，红外传感器将模拟电信号输出给模数转换器；

模数转换器，与FPGA可编程门电路相连，模数转换器将所述的模拟电信号转换为数字信号，并且将数字信号输出给FPGA可编程门电路；

FPGA可编程门电路，与数字信号处理器相连；FPGA可编程门电路对所述数字信号进行逻辑处理，并且生成不同的帧频数据；

数据传输接口电路，与FPGA可编程门电路相连，数据传输接口电路从所述FPGA可编程门电路读取所述帧频数据或者将外界的数据传输给所述FPGA可编程门电路；

DSP数字信号处理器分别与FPGA可编程门电路、红外传感器相连；所述DSP数字信号处理器控制所述红外传感器按时序输出模拟电信号给模数转换器；所述DSP数字信号处理器从所述FPGA可编程门电路中读取不同的帧频数据，对读取的不同的帧频数据进行运算处理，将处理后的数据发送给FPGA可编程门电路。

优选地，所述DSP数字信号处理器还连接有触摸屏及其电路，通过触摸屏实现人机交互。

优选地，所述DSP数字信号处理器还连接有无线通信电路；所述DSP数字信号处理器通过所述无线通信电路向外界发送信息。

优选地，所述无线通信电路具有信号探测模块、GPRS通讯模块和3G通讯模块；信号探测模块探测所述红外热像仪所处区域所覆盖网络种类是GPRS还是3G，根据所探测到的网络种类，所述DSP数字信号处理器选择通过GPRS还是3G来向外界发送信息。

优选地，所述DSP数字信号处理器还连接有语音备忘电路，通过语音备忘电路向DSP数字信号处理器输入语音数据，DSP数字信号处理器将该语音数据插入在所述DSP数字信号处理器中的帧频数据中。

优选地，所述DSP数字信号处理器通过SPI接口电路与所述语音备忘电路相电连。

优选地，所述DSP数字信号处理器通过SPI接口电路与所述红外传感器相电连。

优选地，所述FPGA可编程门电路具有时钟，通过时钟控制红外传感器与模数转换器同步传输。

优选地，所述数据传输接口电路包括USB接口电路、HDMI接口电路、SD卡接口电路的一种或多种。

优选地，所述FPGA可编程门电路还连接有缓存电路，用于存储所述FPGA可编程门电路的动态帧频数据。

本实用新型的多功能红外热像仪，可以实现热像仪图像以及视频数据的快速读取、红外数据的实时远传、红外图像信息的实时触控编辑备注、改变视频帧频等功能，增加了热像仪的应用场景以及数据传输的灵活性和实时性。

附图说明

图1为本实用新型的一个较佳实施例的多功能红外热像仪的各个部分的连接关系示意图

具体实施方式

为使本实用新型的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本实用新型的内容作进一步说明。当然本实用新型并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本实用新型的保护范围内。

以下结合附图1和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式、使用非精准的比例，且仅用以方便、清晰地达到辅助说明本实施例的目的。

请参阅图1，本实施例中，多功能红外热像仪，具有电源电路，红外传感器，模数转换器(ADC)，FPGA可编程门电路，以及与FPGA可编程门电路相电连的数据传输接口电路(USB接口电路、HDMI接口电路和SD卡接口电路)和缓存电路(DDR)，DSP数字信号处理器，还可以包括：与DSP数字信号处理器相电连的LCD触摸屏电路、无线通信电路和语音备忘电路；电源电路与红外传感器、模数转换器(ADC)，FPGA可编程门电路，数据传输接口电路，DSP数字信号处理器，LCD触摸屏电路，无线通信电路以及语音备忘电路相电连；这里，多功能红外热像仪和远程管理服务器相连，可以将所探测到的数据、图像等发送给远程管理服务器，再通过与远程管理服务器相连的显示终端显示出来，方便远程用户查看。

红外传感器，与模数转换器(ADC)相连，红外传感器用于对待测物体进行探测，并且将探测到的待测物体的光信号转换为模拟电信号；红外传感器将模拟电信号输出给模数转换器(ADC)；这里，红外传感器为红外焦平面图像传感器，其为非制冷红外焦平面阵列，图像传感器内部具有感光元件阵列，分辨率为160*120，共有19200个测温点，可以满足便携式多功能热像仪的需求。在探测物体时，物体表面发射的红外线经红外焦平面图像传感器内的光学系统在感光元件上成像，然后，由数字信号处理器通过SPI接口电路控制方式来控制红外焦平面图像传感器按时序将接收到的光信号转换为模拟电信号后输出给模数转换器(ADC)；这里，模拟电信号可以为电压信号；

模数转换器(ADC)，与FPGA可编程门电路相连，模数转换器(ADC)将模拟电信号转换为数字信号，并且将数字信号输出给FPGA可编程门电路；模数转换器(ADC)可以为12位的，例如，12位ADC LTC2225，采样频率自高为10M，模数转换器(ADC)将模拟电信号同步转换为12位并行数字信号发送给FPGA可编程门电路(FPGA)；

FPGA可编程门电路，与DSP数字信号处理器相连；FPGA可编程门电路对数字信号进行逻辑处理，并且生成不同的帧频数据；同时，FPGA可编程门电路具有时钟，时钟控制红外传感器与模数转换器(ADC)同步传输；FPGA可编程门电路内部具有逻辑处理单元，具有并行处理能力来处理模数转换器(ADC)发送的并行数字信号；同时，可根据外部需要，采用可编程逻辑算法来实时地产生不同的帧频数据，例如，默认输出为50Hz，然后将生成的不同的帧频数据输出给数据传输接口电路、缓存电路(DDR)、DSP数字信号处理器等；FPGA可编程门电路可以采用EP4CE40F23C6主芯片。

数据传输接口电路，与FPGA可编程门电路相连，数据传输接口电路从FPGA可编程门电路读取帧频数据，同时还可以将外界的数据传输给FPGA可编程门电路。数据传输接口电路可以包括USB接口电路、HDMI接口电路、SD卡接口电路的一种或多种，USB接口电路可以包括标准USB2.0接口电路和USB3.0接口电路；USB接口电路具有控制驱动电路和接口电路，控制驱动电路控制接口电路以在线或离线方式将帧频数据传输给外界，USB接口电路的控制驱动电路的功耗低，其内部附有SRAM，支持最大数据位宽32位，频率100MHz，且最大传输速度大625MB/S，可以通过该USB接口电路将帧频数据以在线或离线方式快速传至电脑或其它设备中。USB3.0接口电路的控制驱动电路可以采用CYPRESS的FX3CYUSB3014，其内附有512KB的SRAM。

HDMI接口电路，为高清晰度多媒体接口电路，可同时传送音频和影像数据，最高数据传输速度为4.5GB/S，可以满足多种应用场合。SD卡接口电路的内存为32G-64G，能够连续存储帧频数据，可通过读卡器将帧频数据读出。

缓存电路(DDR)，用于存储FPGA可编程门电路的动态数据，动态数据可以包括FPGA可编程门电路输出给各个数据传输接口电路的动态数据、FPGA可编程门电路与DSP数字信号处理器之间的动态数据、或者数据传输接口电路输入给FPGA可编程门电路的动态数据。DDR缓存电路的主芯片可以采用MT47H128M16，其是一个DDR2SDRAM。

DSP数字信号处理器与FPGA可编程门电路、红外传感器相电连；DSP数字信号处理器通过SPI接口电路与红外传感器相电连，控制红外传感器按时序输出模拟电信号给模数转换器(ADC)；数字信号处理器的主芯片可以选用达芬奇处理器TMS320DM6467。

DSP数字信号处理器从FPGA可编程门电路中读取不同的帧频数据，对读取的不同的帧频数据进行运算处理，将处理后的数据发送给FPGA可编程门电路；

DSP数字信号处理器分别与语音备忘电路、触摸屏电路以及无线通信电路中的一个或多个相连；

语音备忘电路向DSP数字信号处理器输入语音数据，DSP数字信号处理器将该语音数据插入在DSP数字信号处理器中的相应的处理后的数据中，以记录该数据的备忘信息；语音备忘电路可以内置16M的内存，DSP数字信号处理器通过SPI接口电路与语音备忘电路相电连来进行通信，例如，为用户录制一段语音以备忘某一时刻某张红外图片或视频，DSP数字信号处理器将插入有语音数据的帧频数据输出给FPGA可编程门电路，通过数据传输接口电路传输到外界，例如外界的电脑上，可以使用户了解到该红外图片或视频的相关信息比如时间、地点或该图片上的物体出现的问题等。语音备忘电路的核心芯片可以采用WT588C16系列芯片。

DSP数字信号处理电路与触摸屏及其电路相连，通过触摸屏实现人机交互。用户通过触摸屏将处理动作发送给DSP数字信号处理器，DSP数字信号处理器根据处理动作将相关数据发送给触摸屏电路；触摸屏可以为LCD触摸屏，LCD触摸屏的电路还可以具有按键电路，数字信号处理器(DSP)将处理后的数据实时地发送给LCD触摸屏电路，LCD触摸屏电路连接的触摸屏上实时地显示红外图像或视频，可通过触摸屏对红外图像或视频进行实时地编辑，例如添加备注信息，此时，DSP数字信号处理电路将所添加的备注信息插入到相应的数据中；还可通过触摸屏实时地显示待观测物体的最高温度点和最低温度点，通过触摸屏来选择点分析、线分析、区域分析等来分析被探测的物体的温度细节，对触摸屏实时各种手势或点击触摸屏上所显示的功能按键，例如，按键界面上具有上、下、左、右、确认、退出等功能按键，这些动作通过LCD触摸屏电路发送给数字信号处理器，数字信号处理器根据这些动作来处理LCD触摸屏电路中的数据，从而通过触摸屏来观察和分析被探测物体；LCD触摸屏可以采用3.5寸彩色触摸屏。需要说明的是，LCD触摸屏电路还连接有按键电路，按键电路连接有按键，通过按键输入来向DSP数字信号处理电路发送处理动作。

DSP数字信号处理器还能够根据外界网络环境来切换GPRS或3G通信模块来完成红外热像仪和外界之间的通信；具体的，无线通信电路具有信号探测模块、GPRS通讯模块和3G通讯模块；信号探测模块探测红外热像仪所处区域所覆盖网络种类是GPRS还是3G，根据所探测到的网络种类，DSP数字信号处理器选择通过GPRS还是3G来向外界发送信息。红外热像仪在室外进行探测时，如果需要及时将红外热像仪探测到的红外温度图像等数据发送给管理服务器，DSP数字信号处理器根据网络环境自动选择通信模块，例如，若所在位置没有被3G网络覆盖，则数字信号处理器将发送信息控制无线通信电路将通讯方式切换至GPRS模块来进行通信，无线通信电路通过GPRS通信模块将数据传输给管理服务器；若所在位置没有被GRPS覆盖，但是覆盖有3G网络，则DSP数字信号处理器将发送信息控制无线通信电路将通讯方式切换为3G网络，无线通信电路通过3G通信模块将数据传输给管理服务器，从而完成对室内室外红外图像及时的无线传输功能，满足多种应用场合。

需要说明的是，上述的模数转换器(ADC)为模数转换电路芯片及其外围电路构成、FPGA可编程门电路为可编程逻辑电路芯片及其外围电路构成、DSP数字信号处理器为数字信号处理电路芯片及其外围电路构成。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然所述实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本实用新型，本领域的技术人员在不脱离本实用新型精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本实用新型所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。

Claims (10)

1.一种多功能红外热像仪，具有电源电路和与电源电路相电连的红外传感器，红外传感器用于将探测到的待测物体的光信号转换为模拟电信号；其特征在于，还包括：模数转换器，FPGA可编程门电路，数据传输接口电路以及DSP数字信号处理器；电源电路分别与红外传感器，模数转换器、FPGA可编程门电路、数据传输接口电路和DSP数字信号处理器相电连；其中，

红外传感器，与模数转换器相连，红外传感器将模拟电信号输出给模数转换器；

模数转换器，与FPGA可编程门电路相连，模数转换器将所述的模拟电信号转换为数字信号，并且将数字信号输出给FPGA可编程门电路；

FPGA可编程门电路，与数字信号处理器相连；FPGA可编程门电路对所述数字信号进行逻辑处理，并且生成不同的帧频数据；

数据传输接口电路，与FPGA可编程门电路相连，数据传输接口电路从所述FPGA可编程门电路读取所述帧频数据或者将外界的数据传输给所述FPGA可编程门电路；

所述DSP数字信号处理器分别与FPGA可编程门电路、红外传感器相连；所述DSP数字信号处理器控制所述红外传感器按时序输出模拟电信号给模数转换器；所述DSP数字信号处理器从所述FPGA可编程门电路中读取不同的帧频数据，对读取的不同的帧频数据进行运算处理，将处理后的数据发送给FPGA可编程门电路。

2.根据权利要求1所述的多功能红外热像仪，其特征在于，所述DSP数字信号处理器还连接有触摸屏及其电路，通过触摸屏实现人机交互。

3.根据权利要求1所述的多功能红外热像仪，其特征在于，所述DSP数字信号处理器还连接有无线通信电路；所述DSP数字信号处理器通过所述无线通信电路向外界发送信息。

4.根据权利要求3所述的多功能红外热像仪，其特征在于，所述无线通信电路具有信号探测模块、GPRS通讯模块和3G通讯模块；信号探测模块探测所述红外热像仪所处区域所覆盖网络种类是GPRS还是3G，根据所探测到的网络种类，所述DSP数字信号处理器选择通过GPRS还是3G来向外界发送信息。

5.根据权利要求1所述的多功能红外热像仪，其特征在于，所述DSP数字信号处理器还连接有语音备忘电路，通过语音备忘电路向DSP数字信号处理器输入语音数据，DSP数字信号处理器将该语音数据插入在所述DSP数字信号处理器中的帧频数据中。

6.根据权利要求5所述的多功能红外热像仪，其特征在于，所述DSP数字信号处理器通过SPI接口电路与所述语音备忘电路相电连。

7.根据权利要求1所述的多功能红外热像仪，其特征在于，所述DSP数字信号处理器通过SPI接口电路与所述红外传感器相电连。

8.根据权利要求1所述的多功能红外热像仪，其特征在于，所述FPGA可编程门电路具有时钟，通过时钟控制红外传感器与模数转换器同步传输。

9.根据权利要求1所述的多功能红外热像仪，其特征在于，所述数据传输接口电路包括USB接口电路、HDMI接口电路、SD卡接口电路的一种或多种。

10.根据权利要求1所述的多功能红外热像仪，其特征在于，所述FPGA可编程门电路还连接有缓存电路，用于存储所述FPGA可编程门电路的动态帧频数据。