在冶金、能源等很多工业生产领域,温度检测常是保证产品质量和生产过程安全的一个重要手段,然而由于现场安装空间的限制以及设备运动等客观条件的存在,传统的接触式测温很难实现在线温度测量。而基于CCD高温计的非接触式测温由于具有非侵入性、响应快、可提供高分辨率面温度场等优点,目前被广泛应用于高温测量领域。本文正是从这一角度切入,首先对国内外一些测温系统中所使用的方法和应用效果进行了调研,对比了不同测温方法的优缺点,介绍了辐射测温法在温度测量方面的优势,并在此基础上,取得了以下研究成果:1.基于CCD单光谱辐射测温模型确立了以FPGA和CCD为核心的测温系统硬件方案:CCD传感器模块采用AD9923A芯片对其进行时序配置和驱动,并采用FIFO原则和乒乓缓存设计思路,将图像写入外部SDRAM中;基于测温模型得到温度—灰度映射表,将其移植到FPGA内部,从而测温系统可直接通过查表方式来快速获取温度数据;基于UDP协议,将图像数据和温度数据按照特定格式进行打包,采用千兆网将数据传输至上位机,供上位机软件系统解析。2.结合测温系统硬件方案,对系统硬件进行了设计:将板级设计分成了三部分,CCD传感器模块及驱动为第一部分,测温系统数据处理单元FPGA模块及数据采集和通信模块为第二部分,电源为第三部分,并做成了样板进行测试。在硬件模块设计的基础上,基于自上而下的设计理念,采用Verilog HDL设计整个硬件模块的底层驱动程序,并搭建了仿真平台,编写了测试文件对FPGA程序各个模块进行了仿真验证。3.对系统硬件进行了测试分析:硬件测试中系统稳定运行,FPGA按照预期输出结果,时序满足要求。系统数据总延迟仅为16.72ms,图像帧速率可以达到60fps。以太网传输带宽最高960Mbps,丢包率控制在0.13%左右,在带宽允许内,CCD图像分辨率为30万时,图像帧数率可以达到达到140fps;在保证CCD帧速率30fps时,图像分辨率可以达到140万。4.进行了CCD成像实验:对CCD残余暗电流噪声产生的灰度输出进行了测试,其中最大灰度输出为12,最大平均灰度输出仅为0.71;对成像非均匀性进行了实验分析,非均匀性指标约为4.32%。结果表明暗电流噪声和非均匀性指标较低,成像质量较好。