温度是农业领域中的一个重要气象参数,也是农作物生长过程中需要监测的最基础的信息。由于太阳辐射与长波辐射等因素,农作物表面温度与环境温度存在一定误差。对农作物表面温度的准确测量,可以有效防止农作物晒伤、冻伤以及改善培育方案。红外测温作为非接触式测温的主要方式,其响应速度快、测量范围广,且测温无需接触待测物体,对农作物表面温度测量更为方便。红外测温技术主要有红外点温仪和红外热成像仪。相较于红外热成像仪,红外点温仪具有体积小、成本低的特点,对农作物表面温度进行单点测量时精度更高。然而红外点温仪易受环境温度影响,因此设计一款体积小、成本低且环境温度补偿效果好的高精度红外温度传感器,在农业气象领域具有重要意义。本文提出了一种用于监测农作物表面温度的红外测温系统,该系统采用Cortex-M3ARM处理器以及由热电堆与热敏电阻组成的红外探头,对农作物表面温度进行实时测量。为了提高测量的精度,采用24位低噪声Σ-Δ模数转换器AD7794对信号采集。由于在实验过程中需要对待测物体进行温度调控,设计了一种基于半导体制冷器的温度控制电路,使用PID算法控制制冷器工作状态,从而准确控制待测物体的温度。通过遗传算法优化的BP神经网络算法,拟合不同环境温度下红外探头输出电压和目标温度的对应关系,对环境温度进行补偿。采用以CC2530为核心的ZigBee模块,实现无线组网。将FreeRTOS实时操作系统移植到STM32中,增强了系统测量、数据传输的稳定性。为了便于监测人员的使用,本文采用QT开发了温度监测的上位机软件,实时显示每个设备采集到的温度以及整个农场的环境温度。本文设计的红外温度传感器可以实现对-10℃~50℃目标物体的测量。测量结果的均方根误差(RMSE)为0.07℃。该系统可以基本满足农场的温度测量需求,在农业气象领域具有较大的应用潜力。