【正文】 雷器和交流輸電線路絕緣瓷瓶)因故障而改變電壓分布狀況或增大泄漏電流，同樣會(huì)導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)溫度分布異常。這些溫度或熱狀態(tài)下，其發(fā)出的紅外光譜屬于遠(yuǎn)紅外光區(qū)，這就為遠(yuǎn)紅外測(cè)溫技術(shù)在電力設(shè)備中的應(yīng)用提供了充分的特征參數(shù)。電力設(shè)備運(yùn)行過程中溫度過高，輕則損壞設(shè)備和系統(tǒng)，重則釀成重大事故，因此為使電力設(shè)備處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)其溫度的測(cè)量是十分必要的，過去由于高壓的隔離問題，使直接測(cè)量不能很好的解決，采用遠(yuǎn)紅外測(cè)溫系統(tǒng)可以實(shí)行遠(yuǎn)距離的遙測(cè)，對(duì)關(guān)鍵電氣設(shè)備連接點(diǎn)測(cè)溫，作好每日溫度測(cè)量記錄，根據(jù)接處的情況和溫度變化決定是否進(jìn)行檢修，這在很大程度上減少了因?yàn)殡姎庠O(shè)備過熱而產(chǎn)生的事故的發(fā)生。使問題得到了很好的解決，因此具有良好的發(fā)展前景。自二十世紀(jì)九十年代以來，我國(guó)電力工業(yè)發(fā)展迅速，電網(wǎng)規(guī)模日益擴(kuò)大。電力設(shè)備是電網(wǎng)和變電站的核心設(shè)備，它的運(yùn)行狀況直接關(guān)系到系統(tǒng)的安全運(yùn)行。隨著電壓等級(jí)的提高，電力設(shè)備的負(fù)荷也越來越大，由于電力設(shè)備自身的造價(jià)都比較昂貴，因電力設(shè)備故障所帶來的事故，造成的損失往往也是巨大的。而設(shè)備運(yùn)行時(shí)所發(fā)出的紅外光譜的波長(zhǎng)范圍是5～14um，屬于遠(yuǎn)紅外光譜，這個(gè)波段內(nèi)的光所對(duì)應(yīng)的物體的溫度是介于0～500℃之間。溫度不是特別高，對(duì)儀器的損壞也不是特別大，因此，設(shè)計(jì)一種測(cè)量更準(zhǔn)確，采樣波長(zhǎng)介于此區(qū)間內(nèi)的非接觸式遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀來監(jiān)測(cè)電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在故障，有著充分的必要性。根據(jù)遠(yuǎn)紅外測(cè)溫的基本定律，闡述遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀的工作原理及功能實(shí)現(xiàn)：一切溫度高于絕對(duì)零度的物體都在不停的向周圍空間發(fā)出紅外輻射能量。設(shè)計(jì)出光電檢測(cè)部分的具體電路圖（電源、放大器、濾波器以及溫度補(bǔ)償?shù)龋?，確定出各部分元件的具體參數(shù)，并結(jié)合單片機(jī)將設(shè)備的運(yùn)行過程中的臨界溫度寫入單片機(jī)，再配以終端顯示,可方便的對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀的自動(dòng)化和智能化，最終將電力設(shè)備因超溫所出現(xiàn)的故障給予解決。4本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論測(cè)溫范圍: 27～227℃（300～500K）；響應(yīng)波長(zhǎng): 8um～14um；響應(yīng)時(shí)間：500ms；A/D轉(zhuǎn)換:8位的ADC0809芯片；工作環(huán)境溫度范圍:0～50℃；相對(duì)濕度：30 ℃時(shí) 10―95%；測(cè)量精度：23 ℃時(shí)177。1%；溫度分辨率:℃；電源電壓:+9V；微處理器:AT89C51；發(fā)射率:(可調(diào)),激光瞄準(zhǔn)。 本設(shè)計(jì)所作的工作首先，介紹遠(yuǎn)紅外測(cè)溫技術(shù)的相關(guān)理論知識(shí)，從與幾種紅外測(cè)溫儀的比較中得出遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，以便對(duì)遠(yuǎn)紅外測(cè)溫有比較清晰的認(rèn)識(shí)。其次，對(duì)遠(yuǎn)紅外測(cè)溫電路的硬件設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)分別從紅外傳感器、串聯(lián)穩(wěn)壓電源、同相放大器、低通濾波器和溫度補(bǔ)償部分共五個(gè)部分分別進(jìn)行方案選擇、參數(shù)計(jì)算、并給出了各模塊的電路圖以便更好的理解。再次，對(duì)遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀的A/D轉(zhuǎn)換進(jìn)行詳細(xì)的說明，并進(jìn)行了軟件模塊的設(shè)計(jì)，從單片機(jī)的選擇到其功能的介紹、接口電路的分析、系統(tǒng)總的流程圖并給出了源程序。總之，整個(gè)設(shè)計(jì)分別從硬件和軟件兩個(gè)方面進(jìn)行了詳細(xì)的分析，思路清晰，方案正確，并最終得出了總的電路圖，有很好的現(xiàn)實(shí)意義。5攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 遠(yuǎn)紅外測(cè)溫原理7本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 遠(yuǎn)紅外測(cè)溫原理2 遠(yuǎn)紅外測(cè)溫原理1800年，表明白光是由各種顏色的光復(fù)合而成。然后用溫度計(jì)測(cè)量光譜中各種顏色的溫度，為與環(huán)境溫度進(jìn)行比較，他在彩色光帶附近放了幾支溫度計(jì)來測(cè)定周圍環(huán)境的溫度。實(shí)驗(yàn)中，他發(fā)現(xiàn)：放在光帶紅光區(qū)域以外的一支溫度計(jì)比室內(nèi)其他溫度計(jì)的指示數(shù)值高。經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，這個(gè)熱量最多的高溫區(qū)域總是位于光帶最邊緣處紅光的外面，那里并沒有可見光的輻射，從而發(fā)現(xiàn)了紅外光?，F(xiàn)在我們稱這種不可見光線為“紅外輻射”或“紅外線”，它實(shí)際上也是一種電磁振蕩，并可分為近紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外，其性質(zhì)和我們熟悉的可見光及無線電波完全一樣，且在不同物質(zhì)中紅外輻射的傳輸是不同的，尤其以遠(yuǎn)紅外輻射表現(xiàn)的十分突出，為遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀的研究與設(shè)計(jì)提供了很好材料。任何物體內(nèi)部的帶電粒子都處于不斷運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)物體溫度高于熱力學(xué)溫度0時(shí)，它就會(huì)不斷地向周圍進(jìn)行電磁輻射。物體的自發(fā)輻射，常溫下主要是紅外輻射，俗稱紅外線，它是人眼看不見的光線，具有強(qiáng)烈的熱作用，故又稱熱輻射。熱輻射特性主要由溫度決定，故稱為溫度輻射，是光學(xué)溫度傳感的基礎(chǔ)。物體在常溫下，發(fā)射紅外線；當(dāng)溫度升高至500℃左右，便開始發(fā)射部分暗紅外觀的可見光；當(dāng)溫度繼續(xù)升高，物體會(huì)向外輻射電磁波，且隨著溫度的升高其波長(zhǎng)會(huì)變短。當(dāng)溫度升到1500℃時(shí)，便開始發(fā)出白色光。當(dāng)將一束白色光照射到一個(gè)玻璃三棱鏡上時(shí)，通過三棱鏡對(duì)不同波長(zhǎng)光的折射，就會(huì)顯現(xiàn)七彩的單色光束。 太陽(yáng)光分光實(shí)驗(yàn)示意圖能夠發(fā)射紅外電磁波的物體或器件，皆稱為紅外輻射源。一個(gè)熾熱物體向外輻射的能量大部分是通過紅外線輻射出來的。物體的溫度越高，輻射出的紅外線越多，輻射的能量就越強(qiáng)。紅外線和所有電磁波一樣，是以波的形式進(jìn)行直線傳播的，紅外輻射的物理本質(zhì)是熱輻射。紅外輻射通常可以分類如下：工程所用輻射源，包括碳弧燈、電發(fā)光輻射器、電加熱的桿狀輻射器等；自然紅外輻射源，包括太陽(yáng)、月球、恒星、行星、地球表面、大氣和云層等。紅外輻射是最為廣泛的電磁輻射，而遠(yuǎn)紅外輻射因其波長(zhǎng)范圍（5um～14um）比較特殊，更具有代表性，在測(cè)溫儀中的應(yīng)用更廣。任何物體在常規(guī)環(huán)境下都會(huì)產(chǎn)生自身的分子和原子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，并不停地輻射出紅外能量。運(yùn)動(dòng)愈劇烈，輻射的能量愈大，反之愈小。紅外輻射是一種與可見光相鄰的不可見光，以波的形式在空間（同一介質(zhì)）進(jìn)行直線傳播的，并遵守逆二次方定律，它具有可見光相同的一般性能，諸如：直線傳播、反射、干涉、衍射、偏振、折射、散射、吸收等性質(zhì)。同時(shí)，遠(yuǎn)紅外輻射除具有電磁輻射的一般性質(zhì)外，還具有一些與可見光不同的獨(dú)有的特性如下： 遠(yuǎn)紅外線對(duì)人眼不敏感，是不可見的，必須用對(duì)紅外線敏感的紅外控測(cè)器才能接收到，所以遠(yuǎn)紅外技術(shù)在軍事上具有特殊的用途。 遠(yuǎn)紅外線的光量子能量比可見光的小，例如10um波長(zhǎng)的紅外光子的能量大約是可見光光子能量的1/20。 遠(yuǎn)紅外線的熱效應(yīng)比可見光要強(qiáng)得多。 遠(yuǎn)紅外線更易被物質(zhì)所吸收，但對(duì)于薄霧來說，長(zhǎng)波紅外線更容易通過。紅外線同其他任何光一樣，也是一種客觀存在的物質(zhì)。紅外線、可見光與不可見光等無線電磁波一起，構(gòu)成了一個(gè)無限連續(xù)的電磁波波譜，紅外光是太陽(yáng)光譜的一部分。 電磁波譜各種輻射能按波長(zhǎng)的分布圖任何物體都會(huì)以電磁波的形式向外輻射能量，這種能量叫做輻射能。如太陽(yáng)光線、熱輻射、無線電波和射線等都屬于這種能量的特殊形式，它們的形式雖然不同，但自然本質(zhì)相同, 所有的輻射都遵守同樣的反射和折射定律。在物理學(xué)中，可見光、不可見光(紫外線、射線、射線各微波)、紅外線及無線電波等都是電磁波，在真空中以光速（3*10 m/s）傳播，它們的差別只是波長(zhǎng)不同而已。光是一種電磁波，在自由空間中傳播的光波都可以表示為單色平面波的線性組合。紅外線處在微波與紅光之間，～1000181。m, 與可見光相比要寬廣得多,跨過10個(gè)倍頻程，它相對(duì)應(yīng)的頻率范圍大致在4*10～3*10Hz。一般情況下，又把紅外線分為四個(gè)較小的波段范圍，即近紅外（～3181。m）、中紅外（3181。m～6181。m）、遠(yuǎn)紅外（6181。m～14181。m）、極遠(yuǎn)紅外（14181。m～1000181。m）；且靠近可見光的為近紅外區(qū)。紅外光在金屬中傳播衰減很大，但紅外輻射能透過大部分半導(dǎo)體和一些塑料，大部分液體對(duì)遠(yuǎn)紅外輻射吸收非常大。氣體對(duì)其吸收程度各不相同，大氣層對(duì)不同波長(zhǎng)的紅外光存在不同的吸收帶。電磁輻射都具有以下共同特點(diǎn)：電磁輻射都可以橫波形式進(jìn)行傳播，即電磁波的振動(dòng)方向與傳播方向垂直；電磁輻射在真空中的傳播速度相同，都等于光在真空中的傳播速度；電磁輻射的傳輸并不需要介質(zhì)。遠(yuǎn)紅外熱效應(yīng)是光能和紅外輻射被吸收的結(jié)果，紅外輻射的物理本質(zhì)是熱輻射，輻射的程度和能量主要由物體的溫度所決定。從紫色光到紅色光的熱效應(yīng)是逐漸增大的，且最大的熱效應(yīng)出現(xiàn)在紅外輻射的頻譜范圍內(nèi)，從可見光到紅外輻射有明顯的熱效應(yīng)，故又將紅外輻射稱為熱輻射。紅外輻射與電磁波輻射一樣，能在其射程范圍內(nèi)被物體吸收并轉(zhuǎn)換為熱能,即使在高度真空里，通過熱輻射也能進(jìn)行能量的傳遞，也有被傳輸介質(zhì)吸收和散射等現(xiàn)象，使輻射能在傳輸過程中會(huì)逐漸衰減。而熱釋電效應(yīng)是熱效應(yīng)的一種，在紅外線間隙的照射下，若使某些強(qiáng)介電常數(shù)物質(zhì)（鈦酸鋇）的表面溫度發(fā)生變化，在這些物質(zhì)表面上就會(huì)產(chǎn)生電荷的變化，上下表面設(shè)置電極，在正表面加以黑色膜。其表面溫度上升ΔT,其晶體內(nèi)部的原子排列將變化，引起自發(fā)極化電荷ΔQ，設(shè)元件電容為C，兩極的電壓為ΔU，則ΔU=ΔQ/C，且熱釋電系數(shù)λ=ΔQ/ΔT 。但熱釋電效應(yīng)產(chǎn)生的電荷不是永存的，只要它出現(xiàn)，很快就會(huì)被空氣中的各種離子所結(jié)合。根據(jù)熱釋電效應(yīng)制成的傳感器，往往在它的元件前面加機(jī)械式的周期性遮光裝置，以使此電荷周期性出現(xiàn)，只有當(dāng)測(cè)移動(dòng)物體時(shí)不用遮光裝置。大氣是紅外輻射的主要傳輸介質(zhì),而組成大氣的對(duì)稱雙原子分子,在紅外線傳輸過程中不會(huì)引起分子電偶極矩的變化，不會(huì)造成傳輸衰減,不吸收15um以下的紅外線。而其他氣體分子如：等多原子分子，在紅外線傳輸過程中會(huì)引起分子的電偶極矩變化，導(dǎo)致紅外線的吸收和散射，使輻射能逐漸衰減。在實(shí)際大氣中，還存在著許多大小為～的液態(tài)和固態(tài)的懸浮物也會(huì)對(duì)紅外線發(fā)生強(qiáng)烈散射或吸收，導(dǎo)致紅外傳輸?shù)乃p。非干燥大氣中吸收紅外線最厲害的是水蒸氣和二氧化碳；,；,；紅外輻射在通過大氣層時(shí)被分割成3個(gè)波段，這3個(gè)對(duì)太陽(yáng)光譜吸收較弱的區(qū)段,即2～,3～5,8～14,這3個(gè)大氣窗口對(duì)于從事遠(yuǎn)紅外技術(shù)應(yīng)用和研究尤為重要，一般紅外儀器或紅外系統(tǒng)都工作在這3個(gè)窗口之內(nèi)，而遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀則工作在8～14的波段。紅外輻射的基本定律：當(dāng)輻射能入射到物體上時(shí)，一部分能量通過表面透入物體，這部分能量，一部分被吸收，另一部分被透過物體。如果用，表示被反射、被吸收和透過的能量，則有:++= 或者+q+=1 式()式中/= ；/=q ；/=其中,q,分別稱為反射率吸收率和透過率。當(dāng)=l時(shí)，則q==0,說明入射到物體上的輻射能全部被反射，此類物體稱之為“絕對(duì)白體”；當(dāng)q=1時(shí)，則==0，說明入射到物體表面上的輻射能全部被吸收，具有這種性質(zhì)的物體稱之為“絕對(duì)黑體”，或簡(jiǎn)稱“黑體”；當(dāng)=1時(shí)，則=q=0，即入射到物體表面上的輻射能全部穿透過去了，具有這種性質(zhì)的物體稱之為“絕對(duì)透明體”。物體的吸收率、反射率和透過率的大小，取決于物體本身的性質(zhì)，物體表面狀況，入射波長(zhǎng)和物體所處溫度等。且在溫度平衡情況下，其吸收率等于發(fā)射率。遠(yuǎn)紅外輻射除了符合可見光的一些性能外，它還遵循著它固有的特殊規(guī)律，這些規(guī)律揭示了紅外輻射的本質(zhì)特性，奠定了遠(yuǎn)紅外測(cè)溫技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)。能夠在任何溫度下全部吸收以任何波長(zhǎng)入射或輻射的物體稱作黑體。黑體是一種理想化的輻射體，它吸收所有波長(zhǎng)的輻射能量，沒有能量的發(fā)射和透過，其表面發(fā)射率為1。自然界中并不存在真正的黑體，在理論研究中必須選擇合適的模型，普朗克提出的體腔輻射的量子化振子模型，從而導(dǎo)出普朗克黑體輻射定律，即以波長(zhǎng)表示黑體光譜輻射度，這是一切紅外輻射理論的出發(fā)點(diǎn)，故稱黑體輻射定律。遠(yuǎn)紅外測(cè)溫系統(tǒng)的測(cè)量原理基于黑體輻射定律。物體的紅外輻射能量大小以其按波長(zhǎng)的分布與他的表面溫度關(guān)系密切。因此，通過對(duì)物體自身輻射的紅外能量的測(cè)量，便能準(zhǔn)確的測(cè)定他的表面溫度，這就是遠(yuǎn)紅外輻射測(cè)溫依據(jù)的客觀基礎(chǔ)。處在熱平衡狀態(tài)的理想黑體在溫度T時(shí)均勻地向四周輻射，從絕對(duì)黑體發(fā)射出來的單色輻射強(qiáng)度隨波長(zhǎng)的變化規(guī)律由普朗克定律確定=（） 式()式中，第一輻射常數(shù)， == 5 W㎝181。m。第二輻射常數(shù)，== 其中λ為波長(zhǎng)，為絕對(duì)溫度。在熱輻射的所有波長(zhǎng)上對(duì)式（）進(jìn)行積分，則全部輻射能量的總和為： E==（）d=σ 式()式中，σ=(),σ為斯蒂芬波爾茲曼常數(shù)。式()稱為黑體全輻射定律。由該定律得，凡是高于絕對(duì)零度（273℃）的物體均在不停地向周圍空間以熱輻射或電磁輻射的形式發(fā)射或者吸收一定的紅外輻射能量。而且黑體單位面積發(fā)射的總輻射功率與其開氏溫度的四次方成正比。通過對(duì)輻射能量的測(cè)量，就可以得出物體的溫度。遠(yuǎn)紅外測(cè)溫屬于無損檢測(cè)的范疇，它區(qū)別于傳統(tǒng)的接觸測(cè)溫,是非接觸測(cè)溫, 是利用紅外輻射原理將遠(yuǎn)紅外輻射特性的分析技術(shù)和方法應(yīng)用于對(duì)設(shè)備或其他物體進(jìn)行檢驗(yàn)和測(cè)量的綜合工程技術(shù)。與接觸測(cè)溫相比，在性能特點(diǎn)和測(cè)溫要求都有顯著的區(qū)別。遠(yuǎn)紅外測(cè)溫不僅可以測(cè)量溫度高、有腐蝕性、高純度的物體,而且可以測(cè)量導(dǎo)熱性差的、小熱容量、微小的目標(biāo)、運(yùn)動(dòng)的物體以及進(jìn)行固體、液體表面溫度的測(cè)量,其測(cè)溫速度快、操作安全、測(cè)溫范圍寬、靈敏度高、檢測(cè)效率高、測(cè)量精度高（1%以內(nèi)）、對(duì)被測(cè)溫場(chǎng)無干擾、熱惰性誤差小,可用于顯微和遠(yuǎn)距離測(cè)溫,特別是可測(cè)二維溫度場(chǎng)的熱像儀,由于它可以代替成千上萬支溫度計(jì)和熱電偶的同時(shí)工作,使其他的測(cè)溫方法更加相形見絀?；谶h(yuǎn)紅外測(cè)溫的諸多性能，必然給予遠(yuǎn)紅外測(cè)溫及遠(yuǎn)紅外診斷技術(shù)以極其出色的特點(diǎn)。這些性能在做預(yù)防性維護(hù)時(shí)特別重要，如監(jiān)視惡劣生產(chǎn)條件和將導(dǎo)致設(shè)備損壞或停機(jī)的特別事件。因?yàn)榇蠖鄶?shù)的設(shè)備和工廠處于不斷運(yùn)轉(zhuǎn)中，停機(jī)等于減少收入，要防止這樣的損失，通過掃描現(xiàn)場(chǎng)電子設(shè)備可以查找熱點(diǎn)。用遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀，可快速探測(cè)操作溫度的微小變化，在其萌芽期就可將問題解決，減少因設(shè)備故障造成的開支和縮小維修范圍，安全是使用遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀最重要的益處。遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀可在不安全的或接觸測(cè)溫比較困難的區(qū)域測(cè)溫，能夠安全地讀取難以接近