棱镜分光式红外比色测温系统研究报告.doc
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棱镜分光式红外比色测温系统研究报告,29页共计10967字摘要本文介绍了棱镜分光比色红外测温系统。棱镜分光比色测温仪采用棱镜分光技术，运用比色法原理对温度进行检测，有效克服了单色辐射测温的物体发射率及环境对温度测试的影响；采用高精度运算电路, 对光弱信号进行调制；硬件上采用18位adc和量程自动切换技术，数据处理采用非线性最小二乘拟合方法...
内容介绍
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29页共计10967字
摘 要
本文介绍了棱镜分光比色红外测温系统。棱镜分光比色测温仪采用棱镜分光技术，运用比色法原理对温度进行检测，有效克服了单色辐射测温的物体发射率及环境对温度测试的影响；采用高精度运算电路, 对光弱信号进行调制；硬件上采用18位ADC和量程自动切换技术，数据处理采用非线性最小二乘拟合方法进行非线性校正。测温精度高，分辨率为1℃，距离系数比达到L/D=400；测温范围宽，600℃--3000℃；测温仪具有RS-485通讯接口，研制了兼容台湾“研华”ADAM4000系列通讯协议，能够直接与DCS系统相连。为了便于仪器扩展, 增加了模拟量输出；研制了仪器的设置校准程序，实现远端自动标定、校准和参数设置。
本文主要对棱镜分光式红外比色测温系统的设计原理和几项关键技术的解决方法进行了介绍，对系统的硬件与软件进行了详细的说明，并介绍了测温仪的性能指标和使用方法。
目 录
摘要 4
前言 5
第一部分 红外测温仪工作原理概述 7
第二部分 棱镜分光比色红外测温系统工作原理 9
1 比色测温仪 9
1.1测温仪光学部分及工作原理 10
1.2 测温仪电路原理图以及工作原理 10
1.3 传感器输入电路及增益和通道切换 11
1.4 比色辐射测温仪基本参数及主要性能指标 11
2 智能温度显示调节仪 12
2.1调节仪用途及功能特点 12
2.2显示调节仪主要技术指标 13
2.3显示调节仪工作原理及电路框图 13
3 串行通讯协议与数据采集 14
3.1 串行通讯设置 14
3.2 研华ADAM兼容通讯协议 15
4 参数设置程序DUTE 15
5 4GENIE软件使用 15
6 通过串行口采集数据 16
第三部分 关键技术及解决方法 17
1 比色辐射测温原理 17
2 软件校准电路零点 17
2.1 零点校准 18
2.2 零点校准操作 19
3 温度标定和算法 20
3.1 记录标定数据 20
3.2 线性化处理 21
3.3 标定参数文件存入测温仪 21
4 可靠性措施 22
4.1 全浮空电路设计和看门狗电路 22
4.2 完善的保护功能 22
4.2.1 电路保护 22
4.2.2 滤波 22
4.3 软件自检验和自校准 23
4.3.1 软件自校零 23
4.3.2 设置数据校验 23
4.3.3 模块化程序结构 23
5 标准通讯协议，支持RS485总线网络 23
第四部分 棱镜分光红外比色测温系统的实际价值 24
第五部分 结束语 25
参考文献 26
附件一：棱镜分光比色测温仪使用说明
附件二：用户使用报告
关键字：棱镜分光，红外测温，比色法，软件自动标定，通讯协议，最小二乘法
参考文献
[1]戴景民 孙扬 . 棱镜分光式精密（标准）多波长硅光电高温计 . 计量学报.1996,17(4).-287-292
[2]俞伦鹏, 彭瑞欣. 辐射测温中环境辐射的影响 . 宇航计测技术.2001,21(2).-32-35
[3]欧阳杰 . 红外电子学 . 北京：北京理工大学出版社，1997.1
[4]戴景民，《多光谱辐射测温理论与应用》，北京 高等教育出版社 ，2002. TJ630.3-43 Z346
[5]江月松 . 光电子技术与实验 . 北京：北京理工大学出版社，2000.9
[6]何立民 . 单片机应用技术选编（7）. 北京：北京航空航天大学出版社，1999.10
[7] 谢瑞和. 串行技术大全 . 北京：清华大学出版社 ，2003
[8]张培仁. 基于C语言编程MCS-51单片机原理与应用 .北京：清华大学出版社 ，2002
[9]孟贵胥，王兢. 数字电子技术 . 大连：大连理工大学出版社 ，2002.9
[10]康华光 .电子技术基础：模拟部分 . 北京：高等教育出版社，1999.6（2003重印）
[11]李华民 ,黄启俊 等. 基于主从式双处理器的光纤比色测温仪软件设计. 电子技术应用.2003,29(8).-13-14,18
[12] 乐文彦 李学慧 . 自控增益放大器是比色测温仪扩大动态范围减少误差的一种有效方法 . 红外技术.2003,25(6).-80-81
[13]白日午等 . 比色温度计的波长选择 . 冶金自动化.2003,27(3).-45-47
[14]胡汉才 .单片机原理及接口技术. 北京：清华大学出版社，1996
[15]戴梅萼, 史嘉权. 微型计算机技术及应用 . 北京：清华大学出版社 ，2003.6
[16]杜维等 .过程检测技术及仪表 . 北京：化学工业出版社 ，1998.11
[17]余永权 .单片机在控制系统中的应用. 北京：电子工业出版社 ，2003.10
[18]戴景民 卢小冬，具有同步数据采集系统的多点多波长高温计的研制，红外与毫米波学报.2000,19(1).-62-66
[19]Jiang, D; Wang, A . A new type of system for high-temperature measurement using fiber optic sensor. INTERNATIONAL CONFERENCE ON SENSORS AND CONTROL TECHNIQUES (ICSC 2000) 101-104, 2000
[20]Li, Yan，Dai, Heng . New type of system for high-temperature measurement using fiber optic sensor . Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering, v 4077, 2000, p 101-104
[21]Zhang, Hua，Pan, Jiluan .New method of two-color calibration and one-color measurement for real-time inspection of temperature field . Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering, v 3558, 1998, p 498-504
摘 要
本文介绍了棱镜分光比色红外测温系统。棱镜分光比色测温仪采用棱镜分光技术，运用比色法原理对温度进行检测，有效克服了单色辐射测温的物体发射率及环境对温度测试的影响；采用高精度运算电路, 对光弱信号进行调制；硬件上采用18位ADC和量程自动切换技术，数据处理采用非线性最小二乘拟合方法进行非线性校正。测温精度高，分辨率为1℃，距离系数比达到L/D=400；测温范围宽，600℃--3000℃；测温仪具有RS-485通讯接口，研制了兼容台湾“研华”ADAM4000系列通讯协议，能够直接与DCS系统相连。为了便于仪器扩展, 增加了模拟量输出；研制了仪器的设置校准程序，实现远端自动标定、校准和参数设置。
本文主要对棱镜分光式红外比色测温系统的设计原理和几项关键技术的解决方法进行了介绍，对系统的硬件与软件进行了详细的说明，并介绍了测温仪的性能指标和使用方法。
目 录
摘要 4
前言 5
第一部分 红外测温仪工作原理概述 7
第二部分 棱镜分光比色红外测温系统工作原理 9
1 比色测温仪 9
1.1测温仪光学部分及工作原理 10
1.2 测温仪电路原理图以及工作原理 10
1.3 传感器输入电路及增益和通道切换 11
1.4 比色辐射测温仪基本参数及主要性能指标 11
2 智能温度显示调节仪 12
2.1调节仪用途及功能特点 12
2.2显示调节仪主要技术指标 13
2.3显示调节仪工作原理及电路框图 13
3 串行通讯协议与数据采集 14
3.1 串行通讯设置 14
3.2 研华ADAM兼容通讯协议 15
4 参数设置程序DUTE 15
5 4GENIE软件使用 15
6 通过串行口采集数据 16
第三部分 关键技术及解决方法 17
1 比色辐射测温原理 17
2 软件校准电路零点 17
2.1 零点校准 18
2.2 零点校准操作 19
3 温度标定和算法 20
3.1 记录标定数据 20
3.2 线性化处理 21
3.3 标定参数文件存入测温仪 21
4 可靠性措施 22
4.1 全浮空电路设计和看门狗电路 22
4.2 完善的保护功能 22
4.2.1 电路保护 22
4.2.2 滤波 22
4.3 软件自检验和自校准 23
4.3.1 软件自校零 23
4.3.2 设置数据校验 23
4.3.3 模块化程序结构 23
5 标准通讯协议，支持RS485总线网络 23
第四部分 棱镜分光红外比色测温系统的实际价值 24
第五部分 结束语 25
参考文献 26
附件一：棱镜分光比色测温仪使用说明
附件二：用户使用报告
关键字：棱镜分光，红外测温，比色法，软件自动标定，通讯协议，最小二乘法
参考文献
[1]戴景民 孙扬 . 棱镜分光式精密（标准）多波长硅光电高温计 . 计量学报.1996,17(4).-287-292
[2]俞伦鹏, 彭瑞欣. 辐射测温中环境辐射的影响 . 宇航计测技术.2001,21(2).-32-35
[3]欧阳杰 . 红外电子学 . 北京：北京理工大学出版社，1997.1
[4]戴景民，《多光谱辐射测温理论与应用》，北京 高等教育出版社 ，2002. TJ630.3-43 Z346
[5]江月松 . 光电子技术与实验 . 北京：北京理工大学出版社，2000.9
[6]何立民 . 单片机应用技术选编（7）. 北京：北京航空航天大学出版社，1999.10
[7] 谢瑞和. 串行技术大全 . 北京：清华大学出版社 ，2003
[8]张培仁. 基于C语言编程MCS-51单片机原理与应用 .北京：清华大学出版社 ，2002
[9]孟贵胥，王兢. 数字电子技术 . 大连：大连理工大学出版社 ，2002.9
[10]康华光 .电子技术基础：模拟部分 . 北京：高等教育出版社，1999.6（2003重印）
[11]李华民 ,黄启俊 等. 基于主从式双处理器的光纤比色测温仪软件设计. 电子技术应用.2003,29(8).-13-14,18
[12] 乐文彦 李学慧 . 自控增益放大器是比色测温仪扩大动态范围减少误差的一种有效方法 . 红外技术.2003,25(6).-80-81
[13]白日午等 . 比色温度计的波长选择 . 冶金自动化.2003,27(3).-45-47
[14]胡汉才 .单片机原理及接口技术. 北京：清华大学出版社，1996
[15]戴梅萼, 史嘉权. 微型计算机技术及应用 . 北京：清华大学出版社 ，2003.6
[16]杜维等 .过程检测技术及仪表 . 北京：化学工业出版社 ，1998.11
[17]余永权 .单片机在控制系统中的应用. 北京：电子工业出版社 ，2003.10
[18]戴景民 卢小冬，具有同步数据采集系统的多点多波长高温计的研制，红外与毫米波学报.2000,19(1).-62-66
[19]Jiang, D; Wang, A . A new type of system for high-temperature measurement using fiber optic sensor. INTERNATIONAL CONFERENCE ON SENSORS AND CONTROL TECHNIQUES (ICSC 2000) 101-104, 2000
[20]Li, Yan，Dai, Heng . New type of system for high-temperature measurement using fiber optic sensor . Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering, v 4077, 2000, p 101-104
[21]Zhang, Hua，Pan, Jiluan .New method of two-color calibration and one-color measurement for real-time inspection of temperature field . Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering, v 3558, 1998, p 498-504
