[信息与通信]基于虚拟仪器技术的辐射式光纤测温系统的研究

I本科毕业设计（论文）基于虚拟仪器技术的辐射式光纤测温系统的研究大 学2009 年 6 月II I本科毕业设计（论文）基于虚拟仪器技术的辐射式光纤测温系统的研究学院（系）：电气工程学院 专 业：测控与仪器 学生 姓名：茜 学 号：05010148 指导 教师：副教授） II答辩 日期：2009-6-23 I燕山大学毕业设计（论文）任务书学院：电气工程学院 系级教学单位：自动化仪表系 学号 05010学生姓名专 业班 级 05 5 班题目名称 基于虚拟仪器技术的辐射式光纤测温系统的研究题目性质1.理工类：工程设计 （ ） ；工程技术实验研究型（ ） ；理论研究型（ ） ；计算机软件型（ ） ；综合型（ ）2.管理类（ ） ；3.外语类（ ） ；4.艺术类（ ）题目类型 1.毕业设计（ ） 2.论文（ ）题目题目来源 科研课题（ ） 生产实际（ ）自选题目（ ） 主要内容1.黑体辐射测温的基本原理和方法；2.辐射式光纤测温系统的设计；3.虚拟仪器的设计；4.软件的实现。基本要求1.掌握黑体辐射测温的基本理论；2.掌握辐射式光纤测温系统的设计； 3. 掌握虚拟仪器的设计方法；4.设计软件并分析实验结果。参考资料1.刘刚等.Labview8.20 中文版编程及应用.电子工业出版社，20082.胡仁喜等. Labview8.2.1 虚拟仪器实例指导教程.机械工业出版社，20083.张毅刚等.单片机原理与应用设计.哈尔滨工业大学出版社，20084.赵勇.光纤传感原理与应用技术.清华大学出版社，2007周 次 第 14 周 第 58 周 第 912 周 第 1316 周 第 1718 周应完成的内容查阅收集相关资料，对研究内容进行初步学习黑体辐射测温理论的研究辐射测温系统的设计虚拟仪器的设计撰写论文指导教师：吴飞职称：副教授 2009 年 1 月 8 日系级教学单位审批：年 月 日II摘要由于光纤传输与传感技术具有许多实用性优点，基于光纤传输的辐射测温技术也得到了迅速发展。近年来亮度式光纤辐射测温仪已得到广泛应用，但一些特殊场合需要减少或抑制因物体发射率变化、环境干扰（如灰尘、水汽以及探测器老化）等因素引起的误差。本论文的目的是研究和设计一种能解决上述问题的系统。本文对光纤辐射温度测量仪进行了研究，利用黑体辐射原理，采用了双波长的方法，提高了系统的测温精度。论文详细介绍了测温仪系统各部分的组成和性能，并对两个波长的选取进行了研究。主要从测温范围、灵敏度、相对灵敏度、线性度、探测器光谱响应等方面综合考虑，采用数值计算的方法，确定出系统器件参数的最佳范围。针对双光电探测器比色系统设计了滤光片旋转系统。进行了温度测量实验。可知，比色测温法（双波长法）能大大降低发射率对测温结果的影响，在最佳条件下，该影响甚至可降至零。关键词 辐射测温；光纤辐射温度测量仪；黑体辐射原理；双波长法；滤光片旋转系统； 燕山大学本科生毕业设计（论文）IIIAbstractSince transferring and sensor technology of optical fiber has some advantages in practices, radiation temperature measuring based on optical fiber is rapidly developed. In recent years, brightness optical fiber pyrometer is widely applied. However, in some circumstances there are measurement errors caused by variation of transmitting rate, dust, vapor, and losing accuracy of detector. A system is constructed in this paper to diminish the errors above in order to enhance temperature-measuring accuracy.Optical fiber radiation pyrometer is intensively investigated. Based on the principle of blackbody radiation and by using double-wavelength approach, wavelet filter is adopted for denoising to obtain higher temperature-measuring accuracy.The performance and construction of each component of the pyrometer are depicted in details. To take into account temperature measuring range, sensitivity, relative sensitivity, linearity and spectrum response of detector, the selection of wavelength of two waves is thoroughly studied and selecting area of parameters is determined by numerical calculation. Filter rotary device is designed for colorimetric system of double photoelectric detector and temperature-measuring experiment is conducted. The colorimetry (double wavelength method) can largely lower the blast-off rate which influence the result of temperature measurement. Under the best term, the influence can decline to the zero.Keywords radiation temperature measuring; optical fiber radiation pyrometer; principle of blackbody radiation; double wavelength method; filter rotary device IV目 录摘要 .IAbstract.II第 1 章 绪论 .11.1 课题研究的背景 .11.2 国内外研究现状 .31.3 课题研究的意义 .41.4 课题研究的主要内容 .6第 2 章 黑体辐射式光纤测温的机理 .72.1 概论 .72.2 热辐射原理 .82.2.1 黑体辐射换热原理 .82.2.2 辐射测温的基本原理 .102.3 辐射测温的基本方法 .122.3.1 全辐射式温度测量法 .132.3.2 亮度测温法（单色辐射测温法） .132.3.3 双波长辐射测温法（比色测温法） .142.3.4 多波长辐射测温法 .152.4 本章小结 .16第 3 章 黑体辐射式光纤测温系统的设计 .