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基于PIC单片机的智能在线辐射测温仪研制

作　者: 吕志刚
导　师: 戴景民
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: 红外辐射单片机(PIC) 发射率智能在线
分类号: TH811
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 198次
引　用: 2次
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内容摘要

红外线测温仪以其响应速度快、准确、便捷、使用寿命较长等优势,在冶金、电子、石化、食品等行业得到广泛应用,成为企业故障检测,产品质量控制和提高经济效益的重要手段。红外线测温主要是利用任何物体都会发出红外辐射的原理来测量的,而运用了辐射中高温测量技术的智能在线辐射测温仪不仅克服了传统测温产品的不足,而且还能实现对被测物体温度非接触的准确测量。本课题所研究的智能在线辐射测温仪属于中高温测量领域的研究。在测温范围的起始阶段,由于目标辐射能量小、信号微弱,因而受系统干扰影响较大,尤其是当探测器的输出信号的大小与系统的零点信号大小相当时,系统零点的影响将成为影响辐射测温仪测量精度的主要因素,因此如何提高被测物体温度在测量范围的起始阶段时系统前级放大电路信号的大小,是不可缺少的重要环节。在本课题的研究中,采用了多点标定与数据拟合相结合的方法,较好地实现了测量电路前级放大电路信号的提高,实现了高稳定性和高精度的温度测量。本文研究的智能在线辐射测温仪在功能结构上分为信号采集和处理模块、温度显示模块、串口通信模块、电源模块四部分。信号采集用的红外传感器采用硅光电二极管红外探测器,温度信号采样、数据处理由PIC16F877A单片机实现;温度显示采用智能数字显示表;串口通信采用单片机内部模块USART通用同步/异步收发器;电源模块直接采用了AC/DC转换模块。由于本课题研制的智能在线辐射测温仪精度高、速度快、使用安全方便、性能价格比高,对于一些不易接触测量物体尤为适用。同时本测温仪应用了特有的发射率计算方法,因而能较准确的计算出被测物体的发射率,从而使辐射测温仪具有更好的稳定性和更高的测量精度,因此本辐射测温仪有着很好的市场前景。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-18
  1.1 课题背景  9-10
  1.2 国内外研究现状  10
  1.3 辐射测温的原理  10-15
  1.4 辐射测温的发展状况  15-16
  1.5 本课题的主要研究内容  16-18
第2章辐射测温仪的总体设计方案  18-21
  2.1 本课题的要点和难点  18-19
    2.1.1 设计中的要点  18
    2.1.2 设计中的难点  18-19
  2.2 辐射测温仪的总体设计方案  19-20
  2.3 辐射测温仪的设计指标  20
  2.4 本章小结  20-21
第3章主机的硬件和软件设计  21-42
  3.1 红外探测器的选择  21-25
    3.1.1 红外探测器的分类  21-22
    3.1.2 红外探测器的主要参数  22-23
    3.1.3 硅光电二极管的选用  23-25
  3.2 A/D 转换器的选择  25-26
  3.3 D/A 转换器的选择  26-27
  3.4 CD4051 的介绍  27-28
  3.5 光学系统的设计  28-29
  3.6 前置放大电路的设计  29-30
  3.7 主机硬件设计  30-36
    3.7.1 PIC16F877A 单片机的概述  30-32
    3.7.2 基于PIC16F877A 单片机的主机系统设计  32-36
  3.8 电源模块的管理  36-37
  3.9 硬件系统的抗干扰设计  37-38
  3.10 主机软件的设计  38-41
  3.11 本章小结  41-42
第4章辐射温度计的标定  42-45
  4.1 引言  42
  4.2 一点标定  42-43
  4.3 辐射温度计波长函数标定  43-44
  4.4 辐射温度计温度的标定  44
  4.5 本章小结  44-45
第5章数据处理和误差分析  45-51
  5.1 误差来源分析  45-47
    5.1.1 不确定性误差  45-46
    5.1.2 设计误差  46-47
  5.2 实验与数据处理  47-50
  5.3 本章小结  50-51
结论  51-52
参考文献  52-57
致谢  57

基于PIC单片机的智能在线辐射测温仪研制

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