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蓝宝石光纤高温仪的研究

作 者: 吴世均
导 师: 张华
学 校: 东北大学
专 业: 检测技术与自动化装置
关键词: 蓝宝石光纤 光电转换电路 C8051F005
分类号: TH811
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
下 载: 21次
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内容摘要


在双辊铸轧系统中,熔池中钢水温度直接影响钢坯的质量,因此,必须准确快速地测量出熔池中钢水的温度。本文研究的蓝宝石光纤高温仪就是针对测量熔池中钢水的温度而研究的仪表。本文主要工作有:(1)理论分析。以黑体辐射理论为基础,在对东北大学铸轧实验室做大量的现场调研的基础之上,着重完成了比色测温原理的推导。(2)关键技术研究。对蓝宝石光纤物理化学性能的分析说明了应用蓝宝石光纤作为高温探测器的可行性;对黑体腔辐射模型的分析确定了黑体腔长度;对影响比色测温数学模型参数的分析确定了中心波长和带宽;对石英光纤损耗特性的分析为设计光纤系统奠定了基础。(3)电路设计。包括电源电路、信号调理电路、数据存储电路、串口电路、显示电路和电流环电路。滤波后的光信号经过信号调理电路转换成电压信号输入给单片机,计算出的实际温度通过LED显示,并将温度值保存在flash中,之后将温度转换成电流信号,通过电流环电路将温度传输给PLC。通过串口电路读取flash中的温度值。(4)软件设计。主要的有系统初始化模块、参数读取模块、温度计算模块、数据存储模块、LED显示模块、键盘模块。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-14
  1.1 课题的提出和意义  10-11
  1.2 国内外研究的现状  11-13
  1.3 本文的主要工作  13-14
第2章 蓝宝石光纤高温仪的测温原理  14-30
  2.1 双辊铸轧系统熔池中钢水测量的特点  14-15
  2.2 测温方案的选择  15-16
  2.3 测温原理  16-18
    2.3.1 普朗克定理  16-17
    2.3.2 比色测温的数学模型推导  17-18
  2.4 关键技术研究  18-28
    2.4.1 中心波长和带宽的分析与选择  18-21
    2.4.2 黑体腔及其辐射模型的分析  21-23
    2.4.3 蓝宝石光纤物理化学特性  23-27
    2.4.4 石英光纤损耗特性的研究  27-28
  2.5 本章小结  28-30
第3章 蓝宝石光纤高温仪的硬件设计  30-44
  3.1 方案设计  30-31
  3.2 信号调理电路  31-35
    3.2.1 光电转换电路  31-33
    3.2.2 后级放大电路  33-35
  3.3 电源电路  35-36
  3.4 单片机接口电路设计  36-43
    3.4.1 C8051F005简介  36-37
    3.4.2 复位电路与JTAG电路  37-38
    3.4.3 数据存储电路  38-39
    3.4.4 串口通信电路  39-41
    3.4.5 显示电路  41-42
    3.4.6 电流环电路  42-43
  3.5 本章小结  43-44
第4章 蓝宝石光纤高温仪的软件设计  44-56
  4.1 软件设计模块图  44
  4.2 系统初始化模块  44-46
  4.3 参数读取模块  46
  4.4 数据存储模块  46-50
  4.5 LED显示模块  50-51
  4.6 键盘模块  51-52
  4.7 电流环模块  52-53
  4.8 串口模块  53-54
  4.9 本章小结  54-56
第5章 标定实验设计及其误差分析  56-66
  5.1 标定实验设计  56-59
    5.1.1 键盘设置及标定说明  56-57
    5.1.2 静态标定实验设计  57-58
    5.1.3 动态标定实验设计  58-59
  5.2 误差分析  59-62
    5.2.1 光吸收误差  59
    5.2.2 光电二极管的误差  59-60
    5.2.3 电子噪声误差  60
    5.2.4 数模转换带来的误差  60
    5.2.5 方法误差  60-62
  5.3 系统调试  62-64
    5.3.1 硬件调试  62-63
    5.3.2 软件调试  63-64
  5.4 本章小结  64-66
第6章 结论与展望  66-68
  6.1 结论  66
  6.2 展望  66-68
参考文献  68-72
致谢  72

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 仪器、仪表 > 热工量的测量仪表 > 温度测量仪表
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