基于辐射测温理论的比色测温仪的研究

论文摘要

物体温度这一基本物理量是表征物体特性的一个基本参数,特别是在金属工艺加工锻造中,对所要锻造的金属进行温度测量极其重要。被锻造金属初始锻造温度过高导致金属可塑性降低,温度过低导致锻造工具产生损坏。因此,本文将锻造金属的性质与辐射测温理论学相结合设计了一款比色测温仪,实现对被锻造金属实时测温,该测温仪具有体积小、响应时间短、精度高以及功耗低等优点。本文首先研究辐射测温基本理论,对比色测温理论的进行分析,选择比色测温技术,设计了硬件系统。其中光学部分选用棱镜分光系统,该系统可避免因使用滤光片而导致辐射能量产生衰减问题。选择LDX66MK型号的红外探测器接受红外信号。电路设计主要包含有I/V转换电路、V/V转换电路、程控放大电路、A/D转换电路和光耦合隔离电路等,这些器件的选型全部采用工业级芯片。软件方面,根据普朗克辐射原理实现温度计算,首先程序实现采样设计和滤波。对每个波长下亮温进行研究,根据比色测温原理结果每个波长的亮温进行比色温度测量,最后为保证所得被测物体真温结果的真实性和可靠性,再对得到的真实温度进行一次滑动滤波处理,最终得出温度结果。设计标定系统,对比色测温仪最终温度的标定结果进行了分析。通过对仪器标定中数学模型的建立、表格数据的分析和曲线图的分析,得出了该比色测温仪符合其技术要求的重要结论。本文设计的比色测温仪在精度、稳定和响应时间上都在一定程度上达到技术要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 课题背景及研究的目的和意义
•   1.2 国内外研究现状
•   1.3 本文研究的主要内容
• 第2章 辐射测温学理论
•   2.1 热辐射基本定律
•     2.1.1 辐射红外线介绍
•     2.1.2 普朗克定律
•     2.1.3 维恩位移定律
•     2.1.4 斯蒂芬-波尔茨曼定律
•   2.2 几种辐射测温方法分析
•     2.2.1 单色测温法
•     2.2.2 全辐射测温法
•     2.2.3 比色测温法
•   2.3 比色测温学
•     2.3.1 比色测温原理
•     2.3.2 比色测温优点
•   2.4 本章小结
• 第3章 比色测温仪系统硬件设计
•   3.1 测温仪整体硬件设计
•   3.2 测温仪光学系统设计
•   3.3 测温仪部分电路设计
•     3.3.1 电源电路设计
•     3.3.2 I/V转换电路设计
•     3.3.3 程控电路设计
•     3.3.4 光耦合电路设计
•     3.3.5 A/D转换电路设计
•     3.3.6 单片机最小系统设计
•     3.3.7 通信电路设计
•   3.4 其他电路设计
•   3.5 本章小结
• 第4章 比色测温仪系统程序设计
•   4.1 比色测温仪所需开发软件介绍
•   4.2 比色测温仪软件程序框图
•   4.3 主要程序设计
•     4.3.1 自动增益设计
•     4.3.2 数据采样及滤波程序设计
•     4.3.3 亮温程序设计
•     4.3.4 真温程序设计
•     4.3.5 真温滤波设计
•   4.4 本章小结
• 第5章 比色测温仪系统的标定
•   5.1 比色测温仪系统技术指标
•   5.2 仪器标定技术简介
•   5.3 有效波长（PWF）标定
•   5.4 温度方程标定
•   5.5 标定结果分析
•     5.5.1 标定温度与测试温度分析
•     5.5.2 标定后升温过程分析
•   5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及获得成果
• 致谢
• 附录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王磊

导师: 于天河

关键词: 辐射测温,比色测温,棱镜分光系统,单片机

来源: 哈尔滨理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 哈尔滨理工大学

分类号: O551.2

总页数: 69

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