【文章內(nèi)容簡介】 。 27 28 28 28 4 遠(yuǎn)紅外測溫儀的軟件設(shè)計(jì) ....................................................................................... 31 .................................................................................................... 31 31 AT89C51單片機(jī)簡介 31 AT89C51的最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) .............................................................................. 35 ................................................................................................. 37 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目錄 VI .................................................................................................................. 37 5 結(jié)論 ........................................................................................................................... 39 附錄 A 特殊功能寄存器地址表 ................................................................................. 40 附錄 B 單片機(jī)的源程序 ............................................................................................. 41 參 考 文 獻(xiàn) ................................................................................................................... 42 致 謝 ............................................................................................................................... 43 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論 1 1 緒論 測量是人類認(rèn)識事物本質(zhì)不可缺少的手段，通過對事物的測量能獲得定量的概念和發(fā)現(xiàn)事物的規(guī)律性，而溫度是確定物質(zhì)狀態(tài)的參數(shù)之一，在許多工業(yè)中溫度信息的獲得具有很重要的意義。溫度測量的方法可分為兩大類 接觸法和非接觸法測 溫，非接觸法測溫目前仍以輻射測溫為主，而且輻射溫度計(jì)具有響應(yīng)速度快和分辨率高等優(yōu)點(diǎn)。對于一些波動物體、移動物體、熱容量小的物體和腐蝕性較強(qiáng)的物體，在接觸法測溫不可能實(shí)現(xiàn)時(shí)，輻射測溫法被廣泛應(yīng)用著。 遠(yuǎn) 紅外測溫儀是利用 熱釋電紅外溫度傳感器 接收 經(jīng)匯聚 、濾光處理 的 遠(yuǎn) 紅外光 從而 產(chǎn)生信號， 并將此信號經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為電信號， 該 電 信號 被 傳到處理電路進(jìn)行處理并計(jì)算出 被測設(shè)備 的溫度 值 。 對于檢測目標(biāo)溫度在 27～ 227℃之間的設(shè)備而言，其紅外輻射能量的波長范圍為 5um～ 14um，屬于遠(yuǎn)紅外 波段，即使用遠(yuǎn)紅外光來測量設(shè)備的溫度 。 利用此原理 對物體自身紅外輻射的測量，便能準(zhǔn)確測定它的表面溫度， 從而實(shí)現(xiàn)對電力設(shè)備的監(jiān)測和控制，保證工業(yè)生產(chǎn)的正常運(yùn)行和設(shè)備的有效使用。 遠(yuǎn)紅外測溫儀也因此而得名，簡言之，就是利用遠(yuǎn)紅外光譜來對設(shè)備進(jìn)行溫度的測量。 同時(shí) 熱釋電紅外溫度傳感器 具有 反應(yīng)速度快、靈敏度高、測量范圍廣、使用方便 等 特點(diǎn)，尤其非接觸式測量使紅外溫度傳感器和以紅外傳感器為核心的 遠(yuǎn) 紅外測溫模塊、 遠(yuǎn) 紅外測溫儀在工業(yè)現(xiàn)場、國防建設(shè)、科學(xué)研究等領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用 。 遠(yuǎn) 紅外測溫技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用 遠(yuǎn) 紅外測溫技術(shù)的發(fā)展概況 遠(yuǎn) 紅外測溫技術(shù)在產(chǎn) 品質(zhì)量監(jiān)測、設(shè)備在線故障診斷、安全保護(hù)以及節(jié)約能源等方面正發(fā)揮著重要作用。近 20 年來，非接觸式 遠(yuǎn) 紅外測溫儀在技術(shù)上迅速發(fā)展，適用范圍及市場占有率不斷擴(kuò)大。 遠(yuǎn) 紅外測溫技術(shù)是一種利用 透鏡裝置采集遠(yuǎn) 紅外 光譜來 測出設(shè)備在使用過程中 的 溫度從而掌握其狀態(tài)，極早發(fā)現(xiàn)故障及其原因，并能預(yù)報(bào)故障 的 發(fā)展趨勢。工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用 是從保證 安全生產(chǎn)到對設(shè)備易診斷不斷地上升到精密診斷，而且世界各國幾乎都是從電力工業(yè)部門的應(yīng)用擴(kuò)展到其他領(lǐng)域的多種應(yīng)用。下面就國內(nèi)、外的發(fā)展 狀況和發(fā)展趨勢分別 加以說明。 １．國外的發(fā)展概況 20 世紀(jì) 60 年代以后 ，計(jì)算機(jī)和電子技術(shù)的飛躍發(fā)展促使工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化和機(jī)器設(shè)備的大型化、高速化、自動化越來越大，結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，其結(jié)果是一旦發(fā)生事故，不僅會造成巨大經(jīng)濟(jì)損失， 而且 會污染環(huán)境，引起災(zāi)害， 造成各種社會問題。因此，人們開始認(rèn)識到發(fā)展故障診斷技術(shù)的重要性。又由于可靠性工程的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論 2 發(fā)展推動了紅外診斷技術(shù)的發(fā)展， 而 遠(yuǎn) 紅外診斷技術(shù)的應(yīng)用其最重要的是從事設(shè)備管理和維修的人員，要求 他們 對這項(xiàng)技術(shù)的重要性有更深的理解， 遠(yuǎn) 紅外測溫的 目的 是掌握設(shè)備在運(yùn)行過程中的 工作 狀態(tài) 和運(yùn)行溫度 ，確定其整體或局部工作是否正常，及早發(fā)現(xiàn)故障 ，并對其原因、部位、 危險(xiǎn)程度等進(jìn)行判斷，預(yù)報(bào)故障的發(fā)展趨勢，并做 出 相應(yīng)的 決策。 遠(yuǎn) 紅外測溫 儀 和診斷技術(shù)除 應(yīng)用 在電力部門外，在其他民用領(lǐng)域 也 有多種應(yīng)用。 ２．國內(nèi)的發(fā)展概況 我國 遠(yuǎn) 紅外測溫技術(shù)的發(fā)展 和設(shè)備診斷技術(shù) 的 發(fā)展息息相關(guān)。從 1979年開始，對于設(shè)備診斷技術(shù)，從維修體制改革著眼、探求設(shè)備壽命周期費(fèi)用的經(jīng)濟(jì)性來研究這個(gè)問題。 1985 年 1 月，原國家經(jīng)委委托中國設(shè)備管理協(xié)會召開設(shè)備診斷技術(shù)應(yīng)用推廣會，全國各方面均有代表參加，交流經(jīng)驗(yàn)和論文，廣泛介紹國內(nèi)外工作現(xiàn)狀，使大家開拓了視野，提高了認(rèn)識，為今后在全國大力推行設(shè)備診斷和 遠(yuǎn) 紅外測溫 技術(shù)，改進(jìn)設(shè)備管理體制，打下了良好的基礎(chǔ)。 20世紀(jì) 70 年代以后，軍事遠(yuǎn) 紅外技術(shù)又逐漸向民用方面轉(zhuǎn)化，紅外加熱和干燥技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、交通等各個(gè)行業(yè)。 遠(yuǎn) 紅外測溫 儀 、 遠(yuǎn) 紅外檢測技術(shù)的采用，使得測量精度、產(chǎn)品質(zhì)量、工作效率及自動化程度大大提高，特別是標(biāo)志紅外技術(shù)最新成就的 遠(yuǎn)紅外熱成像技術(shù)，不僅在軍事上具有很重要的作用，而且在民用領(lǐng)域也大有 發(fā)展 。 在軍事方面， 遠(yuǎn) 紅外技術(shù)可用于軍事目標(biāo)探測、通信和夜視。在紅外通信方面，用紅外輻射作載波，其強(qiáng)度受發(fā)送信息的調(diào)制，具有更好的方向性。在民用方面， 遠(yuǎn) 紅外測溫技術(shù) 廣泛用于工業(yè)、醫(yī)學(xué)及科學(xué)研究等。首先是對異常熱源的檢測，用 遠(yuǎn) 紅外測溫技術(shù)探測異常的熱源，就能對事故的發(fā)生及時(shí)報(bào)警。其次利用 遠(yuǎn) 紅外技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對工業(yè)過程進(jìn)行有效地監(jiān)視，從而對這些過程進(jìn)行控制。利用熱源光譜發(fā)展起來的 遠(yuǎn) 紅外測溫技術(shù)及 遠(yuǎn) 紅外加熱干燥技術(shù)，已經(jīng)在工農(nóng)業(yè)的很多方面得到應(yīng)用。 遠(yuǎn) 紅外測溫在電力設(shè)備中的應(yīng)用 遠(yuǎn) 紅外測溫儀 在諸 多 領(lǐng)域的 應(yīng)用 中 最普通的有： 汽車工業(yè)：診斷汽缸和加熱／冷卻系統(tǒng)。 HVAC：監(jiān)視空氣分層、供／回記錄、爐體性能。 電氣：檢查有故障的變壓器、電氣面板和接頭。 食品：掃描 管理、服務(wù)及貯存溫度 。 遠(yuǎn) 紅外測溫儀主要應(yīng)用在高壓電力設(shè)備運(yùn)行時(shí)溫度的測量上，這種測量對電力設(shè)備本身的安全，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和使用壽命都有著重要意義。 電力設(shè)備和其它任何設(shè)備一樣，都具有一定的溫度，處于一定熱狀態(tài)中。設(shè)備在運(yùn)行中處于何種 發(fā) 熱狀態(tài)，直接反映了設(shè)備工作是否正常。由于電流、電壓的作用，將產(chǎn)生發(fā)熱，主要包括電流效應(yīng)引起的發(fā)熱 (反映在載流電力設(shè)備中 )和電壓效應(yīng)引起的發(fā)熱 （ 反映電力設(shè)備內(nèi)部損耗的變化 )。當(dāng)電力設(shè)備發(fā)生缺陷或故障時(shí)，在缺陷部位的溫升本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論 3 將發(fā)生明顯的變化。尤以電流效應(yīng)引起的發(fā)熱，將可能急劇增加。在電力系統(tǒng) 的各種電氣設(shè)備中，導(dǎo)流回路部分存在大量接頭、觸頭或連接件，如果由于某種原因引起導(dǎo)流回路連接故障，就會引起接觸電阻增大，當(dāng)負(fù)荷電流通過時(shí)，必然導(dǎo)致局部過熱，如果電氣設(shè)備的絕緣部分出現(xiàn)性能劣化或絕緣故障，將會引起絕緣介質(zhì)損耗增大，在運(yùn)行電壓作用下也會出現(xiàn)過熱，還有些電氣設(shè)備 (如避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)，對其溫度的測量是十分必要的，過去由于高壓的隔離問題，使直接測量不能很好的解決，采用 遠(yuǎn) 紅外測溫系統(tǒng)可以實(shí)行遠(yuǎn)距離的遙測， 對關(guān)鍵電氣設(shè)備連接點(diǎn)測溫，作好每日溫度測量記錄，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。 遠(yuǎn)紅外測溫 儀 的研究意義 及功能實(shí)現(xiàn) 自二十世紀(jì)九十年代以來，我國電力工業(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范圍是 5～ 14um，屬于遠(yuǎn)紅外光譜，這個(gè)波段內(nèi)的光所對應(yīng)的物體的溫度是介于 0～ 500℃ 之間。溫度不是特別高，對儀器的損壞也不是特別大，因此，設(shè)計(jì)一種測量更準(zhǔn)確，采樣波長介于此區(qū)間內(nèi)的非接觸式遠(yuǎn)紅外測溫儀 來監(jiān)測電力設(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) 紅外測溫的基 本定律，闡述 遠(yuǎn) 紅外測溫 儀 的工作原理及功能實(shí)現(xiàn)：一切溫度高于絕對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 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 對測量結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn) 遠(yuǎn) 紅外測溫 儀 的自動化和智能化，最終將電力設(shè)備因超溫所出現(xiàn)的故障給予解決。 本 設(shè)計(jì) 所作要求 測溫范圍 : 27～ 227℃ （ 300～ 500K） ； 響應(yīng) 波長 : 8um～ 14um； 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論 4 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℃ ； 相對濕度 ： 30 ℃ 時(shí) 10―95% ； 測量 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)紅外測溫技術(shù)的 相關(guān)理論知識 ， 從與幾種紅外測溫儀的比較中得出遠(yuǎn)紅外測溫儀的優(yōu)點(diǎn) 和缺點(diǎn) ，以便對遠(yuǎn)紅外測溫有比較清晰的認(rèn)識。其次，對遠(yuǎn)紅外測溫電路的硬件設(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，對遠(yuǎn)紅外測溫儀的 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?？傊?，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。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 遠(yuǎn)紅外測溫原理