【正文】 摘 要紅外線測溫儀以其響應(yīng)速度快、準(zhǔn)確、便捷、使用壽命較長等優(yōu)勢，在冶金、電子、石化、食品等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，成為企業(yè)故障檢測，產(chǎn)品質(zhì)量控制和提高經(jīng)濟(jì)效益的重要手段。本課題是受某公司委托進(jìn)行研究。一方面揭示規(guī)律，另外建立實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。通過課題研究鍛煉科學(xué)研究能力，同時(shí)培養(yǎng)光、機(jī)、電綜合能力。鋁的溫度測量，注重研究紅外測溫的原理，紅外傳感器的特性，在此基礎(chǔ)上，制作溫度測量儀。溫度測量儀分為信號(hào)采集，信號(hào)放大，信號(hào)處理，信號(hào)傳輸四個(gè)部分。選用OTP537F2紅外探測器為系統(tǒng)的傳感器；以STC12C5A60S2為主控芯片； RS232協(xié)議傳輸、顯示測量結(jié)果；選用ICL7650和CD4051進(jìn)行程控放大；選用OP07進(jìn)行信號(hào)的放大。 關(guān)鍵詞：紅外輻射；發(fā)射率；中低溫測量；信號(hào)放大 AbstractExternally pressurized gas bearing has been widely used in the field of aviation, semiconductor, weave, and measurement apparatus because of its advantage of high accuracy, little friction, low heat distortion, long lifespan, and no pollution. In this thesis, based on the domestic and overseas researching……Keywords: keyword 1, keyword 2, keyword 3, ……, ……, keyword 6英文摘要與中文摘要的內(nèi)容應(yīng)一致，在語法、用詞上應(yīng)準(zhǔn)確無誤。關(guān)鍵詞間用逗號(hào)相連。（內(nèi)容及關(guān)鍵詞用Times New Roman 小4號(hào)字）目 錄摘要 ………………………………………………………………………………..ⅠAbstract …………………………………………………………………………….Ⅱ結(jié)論………………………………………………………………………………..…7參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………….…8致謝………………………………………………………………………………….. 9第1章 緒 論在大量的科研與工業(yè)中，離不開測溫，非接觸式測溫有快速、準(zhǔn)確、便捷、使用壽命長等優(yōu)勢，正被越來越多的人們所認(rèn)識(shí)，在冶金、電子、石化、交通、能源、橡膠、食品等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，成為企業(yè)故障檢測，產(chǎn)品質(zhì)量控制和提高經(jīng)濟(jì)效益的重要手段。非接觸式測溫主要是利用任何物體都會(huì)發(fā)出紅外輻射的原理來測量的，隨著現(xiàn)代紅外技術(shù)的不斷成熟和日益完善，利用紅外檢測的遠(yuǎn)距離、不接觸、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、快速等特點(diǎn)發(fā)展起來的紅外檢測技術(shù)由于在不停電、不取樣、不解體的情況下能快速實(shí)時(shí)地在線監(jiān)測和診斷大多數(shù)故障，所以倍受國內(nèi)外的重視，并得到快速發(fā)展。 課題背景及研究的目的和意義溫度是確定物質(zhì)狀態(tài)的最重要參數(shù)之一,它的測量與控制在國防、軍事、科學(xué)實(shí)驗(yàn)及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有十分重要的作用。特別是高溫測量在航天、材料、能源、冶金等領(lǐng)域中占有極重要的地位。本課題是受某公司委托進(jìn)行研究。一方面揭示規(guī)律，另外建立實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。通過課題研究鍛煉科學(xué)研究能力，同時(shí)培養(yǎng)光、機(jī)、電綜合能力。 紅外測溫及其相關(guān)理論的發(fā)展概況～1000μm之間的電磁波，它存在于自然界的每一個(gè)角落。一切物體在溫度高于絕對(duì)零度時(shí)都在不停地輻射紅外線。紅外線是從物質(zhì)內(nèi)部發(fā)射出來的，物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)是產(chǎn)生紅外線的根源。眾所周知，物質(zhì)是由分子、原子組成的，它們按照一定的規(guī)律運(yùn)動(dòng)著，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也在不斷地發(fā)生變化，因而不斷地向外輻射能量，這就是熱輻射現(xiàn)象。紅外輻射的物理本質(zhì)是熱輻射，這種輻射的量主要由物體的溫度和材料本身的性質(zhì)決定。特別是，熱輻射的強(qiáng)度及光譜成分取決于輻射體的溫度，也就是說，溫度對(duì)熱輻射現(xiàn)象起著決定性的作用。溫度是反映物體冷熱程度的物理量，在一切物體的運(yùn)動(dòng)過程和生產(chǎn)過程中，幾乎可以說熱和溫度的變化無處不在。據(jù)統(tǒng)計(jì)，工業(yè)生產(chǎn)中 50%以上的檢測量是溫度?？梢院敛豢鋸埖卣f，溫度的檢測是現(xiàn)代工業(yè)的命脈。測量溫度的方法可以分為接觸式和非接觸式測溫。溫度的測量方法大致可分為兩種:接觸法和非接觸法。在接觸測溫法中,熱電偶和熱電阻溫度計(jì)應(yīng)用最為廣泛,該方法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備和操作簡單,測得的是物體的真實(shí)溫度等,其缺點(diǎn)是動(dòng)態(tài)特性差,由于要接觸被測物體,故對(duì)被測物體的溫度分布有影響,且不能應(yīng)用于甚高溫測量。目前非接觸測溫法仍以輻射測溫法為主,在過去相當(dāng)長的時(shí)間里,輻射測溫法的可靠性和抗干擾性都不太高,且測量范圍往往僅限于較高溫度。但近二十多年,由于電子技術(shù)的飛快發(fā)展,半導(dǎo)體材料的進(jìn)步及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用,又由于輻射溫度計(jì)具有無測量上限,響應(yīng)速度快及不接觸被測對(duì)象,因而不影響被測溫場等特點(diǎn),輻射測溫技術(shù)得到長足的進(jìn)步和發(fā)展。儀器的制造水平、性能指標(biāo)已有了顯著提高,輻射真溫測量研究、標(biāo)定技術(shù)研究及應(yīng)用技術(shù)研究方面亦取得了豐碩成果。輻射測溫儀從儀器的工作方式上分,可分為: (1) 亮度(單色) 溫度計(jì)。 (2) 比色(雙色) 溫度計(jì)。 (3) 寬帶(全波長或紅外) 溫度計(jì)。 (4) 多波長高溫計(jì)等。從儀器的使用方式上分,可分為:(1) 便攜式。 (2) 掌上(手持) 式。 (3) 固定安裝式等。從能量傳輸方式上分又可分為:光纖式、接觸式和一般光學(xué)式等。從目標(biāo)的多少又可分成:單目標(biāo)、線目標(biāo)和面目標(biāo)等。 本課題研究鋁表面溫度的測量。屬于亮度溫度計(jì)、固定安裝溫度計(jì)，另外本課題研究的鋁溫度測量一直是世界性難題，主要是因?yàn)槠浒l(fā)射率太低。 紅外測溫儀的發(fā)展輻射測溫儀在早期是以光學(xué)高溫計(jì)為代表的亮度法測溫儀表。光學(xué)高溫計(jì)的出現(xiàn)和不斷完善，使高溫溫標(biāo)的傳遞以及工業(yè)生產(chǎn)中接觸法測溫不能用的問題，得到了一定程度的解決。 但是，由于光學(xué)高溫計(jì)是亮度平衡方法，靠人眼判斷，所以不能進(jìn)行自動(dòng)測量，這就使得光學(xué)高溫計(jì)不能夠?qū)崿F(xiàn)溫度的自動(dòng)化測量、記錄與控制，在生產(chǎn)現(xiàn)場的應(yīng)用受到限制。后來，人們利用光電檢測元代替人眼，發(fā)展了光電高溫計(jì)、紅外測溫儀、全輻射測溫儀等輻射溫度計(jì)。這些輻射溫度計(jì)克服了光學(xué)高溫計(jì)的上述缺點(diǎn)，但都由于存在著發(fā)射率無法消除的問題，測得的溫度不是真實(shí)溫度，而是物體的亮度或輻射溫度。 輻射測溫法測量真實(shí)溫度的最大障礙是受到被測對(duì)象發(fā)射率的影響。為減少這個(gè)影響，多年來研究過許多辦法。例如發(fā)射率修正法、逼近黑體法、測量反射率法、偏振光法、反射信息法等，這些方法在實(shí)際應(yīng)用中都存在著各局限性，均不能從根本上解決消除發(fā)射率的影響。 比色法在一定程度上解決了發(fā)射率的影響。只要兩個(gè)波長選擇適當(dāng)，許多物體的比色溫度接近真實(shí)溫度。為了進(jìn)一步減少發(fā)射率影響，人們又發(fā)展了三波長甚至更多波長的測溫儀。當(dāng)物體的發(fā)射率與波長成線性關(guān)系時(shí)，三波長法克測得物體的真實(shí)溫度。 80 年代以來，各國科學(xué)家對(duì)多波長溫度計(jì)進(jìn)行了大量的研究。分別針對(duì)不同的測量對(duì)象，研制開發(fā)了三波長、四波長、六波長輻射溫度計(jì)，多波長測溫理論與技術(shù)取得了發(fā)展。這些發(fā)展在一定程度上解決了真溫測量以及熱物體測量的問題，而且較好地解決了動(dòng)態(tài)快速的測量問題。 多波長輻射溫度計(jì)的出現(xiàn)是輻射測溫技術(shù)的一個(gè)重要研究、發(fā)展方向，因而得到了國外同行的高度重視。90 年代初，哈爾濱工業(yè)大學(xué)與羅馬大學(xué)合作研制成功國際首創(chuàng)的棱鏡分光式 35 波長高溫輻射溫度計(jì)，已經(jīng)成功地用于燒蝕材料及發(fā)射率的測量。 多波長輻射測溫理論是基于測量多個(gè)波長的輻射信號(hào)，輔以對(duì)象發(fā)射率的背景知識(shí)，計(jì)算出目標(biāo)的溫度值，針對(duì)特定的對(duì)象可以減少或消除發(fā)射率的影響，但從理論上也沒能根本上解決消除發(fā)射率的影響問題。實(shí)際應(yīng)用中，在一些情況下仍會(huì)產(chǎn)生較大誤差。 目前，輻射溫度計(jì)的測溫范圍通常為50℃～3000℃，這個(gè)范圍覆蓋了一般的工業(yè)需求。特殊場合的使用的溫度計(jì)，其溫度上限和下限都超出了該范圍，例如等離子火焰的等效溫度為 2000℃～5000℃；火藥爆炸的溫度在 3500℃左右；原子彈爆炸的等效溫度在 50000℃左右；最低溫度可測到170℃,甚至有的試驗(yàn)裝置可到10K 左右。 在靈敏度方面，有的基準(zhǔn)或標(biāo)準(zhǔn)光電高溫計(jì)在金點(diǎn)溫度達(dá)到 ，工業(yè)儀表可達(dá)到 。在反應(yīng)時(shí)間方面，最快的可達(dá)到微秒級(jí)。，顯微測溫儀則可達(dá) 。 總之，目前輻射測溫儀表正在向高準(zhǔn)確度、高靈敏度、快速、超高溫、超低溫、圖像掃描、微小目標(biāo)測量、智能化等方面發(fā)展。隨著測溫理論的發(fā)展和技術(shù)水平的提高，新的測溫理論、方法和測溫儀表會(huì)不斷出現(xiàn)，輻射測溫技術(shù)將會(huì)不斷得到推動(dòng)。 本文的主要研究內(nèi)容本文在大量的理論、實(shí)踐的基礎(chǔ)上研究低發(fā)射率、高反射率的鋁溫度測量研究，學(xué)習(xí)紅外測溫理論，掌握測溫儀設(shè)計(jì)的基本流程，學(xué)習(xí)軟硬件開發(fā)設(shè)計(jì)，掌握工程調(diào)試經(jīng)驗(yàn)。 測溫儀的技術(shù)指標(biāo)1) 測溫范圍：40℃500℃；2) 距離系數(shù)：50:1或100:1；3) 精度：1﹪；4) 測溫波長：8——14；5) 響應(yīng)時(shí)間：。6) 20℃50℃環(huán)境溫度自動(dòng)補(bǔ)償。 本章小結(jié)本章介紹了紅外測溫的基礎(chǔ)理論知識(shí)、課題研究的主要內(nèi)容、紅外測溫技術(shù)的發(fā)展、紅外測溫儀的分類。第2章 非接觸測溫基本理論溫度檢測是現(xiàn)代工業(yè)的命脈，測量溫度的方法可以分為接觸式和非接觸式測溫。傳統(tǒng)溫度測量以接觸方式為主，主要以熱敏電阻、熱電偶、半導(dǎo)體傳感器測溫為主要手段。傳統(tǒng)的接觸式測溫由于其反應(yīng)