学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

高速中红外光谱测温系统的研制

作　者: 赵丽新
导　师: 张昱
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: 红外光谱仪器 Czerny-turner结构 LabVIEW 辐射测温
分类号: TN219
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 5次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

温度是确定物质状态的非常重要的参数之一，无论是在军事、国防领域还是在科学实验及工农业生产中，温度的测量与控制都在其中有着非常重要的作用。在航天、能源、材料及冶金领域中对高温的测量更是占有着无法比拟的地位。基于黑体热辐射的三大基本定律，有多种红外测温法及与其相对应的多种红外光谱仪器。但目前国内在光谱测温仪器的动态性能和测量波段等方面仍然有待改进。本文就是为了改进光谱测温仪器的动态性能及测量波段而研制的一种高速的、测量波段较宽的高速红外光谱测温系统。根据光谱仪器的基本原理及结构，本系统的分光元件选用闪耀光栅，光路结构采用非对称式的Czerny-turner光路结构，探测器选择New Infrared Technologies公司的256像元非制冷型PbSe线阵探测器。本系统的设计主要包括硬件与软件设计两个部分，其中硬件部分可分为光路的设计与电路的设计。被测物体发出的光线经过狭缝进入到光学系统中，在其中经准直、分光、成像最终投射到线阵探测器阵列上。探测器输出的电流信号经一系列的放大采集电路后通过特定的USB数据线将光谱信号传输至远端PC机。系统的软件设计包括与计算机相连的USB口通信程序以及用LabVIEW编写的在PC机上运行的采集处理程序。主要包括VISA会话程序和对硬件模块的控制命令程序。LabVIEW编写的程序主要完成的功能有数据采集、处理、传输以及显示和存储。本文最后细致研究了光谱测温系统温度的标定。在深入了解辐射测温理论的基础上，选取合适的数学模型，标定过程中利用测量黑体在不同波长下的辐射通量来标定温度，实现了对辐射波长为1-5μm的物体温度的测量。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-15
  1.1 研究背景及意义  8
  1.2 红外光谱仪器的发展历史  8-11
  1.3 国内外光谱仪器的研究现状  11-14
    1.3.1 国外研究现状  11-13
    1.3.2 国内研究现状  13-14
  1.4 主要研究的内容和目的  14-15
第2章光谱仪器理论基础及系统设计方案  15-25
  2.1 光谱仪器的基本特性  15-23
    2.1.1 光谱仪器的基本组成  15-17
    2.1.2 光谱仪器的一些基本特性  17-19
    2.1.3 光谱仪器的分类  19
    2.1.4 像差理论基础  19-23
  2.2 系统总体方案设计  23-24
    2.2.1 仪器设计技术指标  23
    2.2.2 系统方案总体设计  23-24
  2.3 本章小结  24-25
第3章光谱测温系统硬件设计  25-44
  3.1 光学系统的设计  25-28
    3.1.1 艾伯特—法斯特光路结构  26
    3.1.2 特尼—切纳光路结构  26-28
  3.2 色散元件的选择  28-32
    3.2.1 平面衍射光栅的分光原理  28-30
    3.2.2 闪耀光栅  30-32
  3.3 选择探测器  32-34
  3.4 光路结构参数计算  34-37
  3.5 硬件电路设计  37-43
    3.5.1 前置放大电路设计  37-39
    3.5.2 选频电路设计  39-41
    3.5.3 后级放大电路设计  41-42
    3.5.4 硬件电路模块介绍  42-43
  3.6 本章小结  43-44
第4章光谱测温系统软件设计  44-55
  4.1 LabVIEW 编程语言  44-45
  4.2 PC 机上软件设计  45-54
    4.2.1 打开和关闭硬件模块的逻辑连接  45-46
    4.2.2 模块的控制命令程序  46-50
    4.2.3 从硬件模块中读取并解码数据  50-53
    4.2.4 数据的显示存储  53-54
  4.3 本章小结  54-55
第5章系统的标定及不确定度分析  55-64
  5.1 红外辐射测温基本理论  55-58
    5.1.1 辐射测温理论依据  55-56
    5.1.2 辐射测温的基本方法  56-58
  5.2 系统标定方法  58-59
  5.3 系统标定过程及结果  59-62
  5.4 不确定度分析  62-63
  5.5 本章小结  63-64
结论  64-66
参考文献  66-70
致谢  70

高速中红外光谱测温系统的研制

内容摘要

全文目录

相似论文