学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

阵列式红外测温仪的研究

作　者: 樊秀梅
导　师: 魏臻
学　校: 天津理工大学
专　业: 光学工程
关键词: 红外测温阵列式探测器信号处理
分类号: TN219
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 167次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

红外测温技术是一种现代化的检测手段。与一般的测温技术相比,红外测温仪不用与被测物接触,不会破坏被测物体的温度分布,而且操作简便,安全可靠。因而红外测温技术在国家现代化工业、农业和军事领域中得到越来越高的关注。常用的红外测温仪器主要包括两大类:红外测温仪和红外热像仪,两者都可以进行温度的测量,但各自都有一定的缺点,并不能很好的满足实际测量的需要。红外测温仪测量精度比较高,但是得到的是被测物体某一小面元的平均温度值,不能够准确反映被测物体整体的温度分布;而红外热像仪可以准确描述被测物体各部分的相对温度分布情况,但由于红外热像仪是利用所在环境温度进行定标的,不能准确测量物体表面各点温度的绝对值。在高温段(>200℃),存在较大的误差,而且红外热像仪制造技术复杂,价格比较昂贵,因而在大规模地推广应用方面受到限制。在红外测温技术应用的基础上,考虑到测温仪器测量精度和成本,本文提出了一种可以实时对目标进行测量的测温方法,属于一种应用创新,利用该种测温方法实现测温的仪器称为阵列式红外测温仪。其基本原理是按照热像仪探测器的结构将测温仪的探测器阵列化(M*N),由阵列探测器接收从光学系统聚焦的红外辐射,并把红外辐射转换为模拟信号。由于从探测器转化的信号非常微弱,需要经过放大滤波电路后传送给A/D转换器,经A/D转换器转换后的数字信号直接送给给AVR单片机,经过单片机的简单处理后,由串口通信把数据传送给上位机。上位机采用VC++语言编写实现串口通信模块接收数据,并把以电压形式的数据转变为温度显示出来。该仪器不但测量准确度远高于热像仪,而且成本远低于红外热像仪。本文给出了阵列式红外测温仪(8*8)的整个设计过程,并给出了阵列探测器和数据信号处理系统的具体设计方案;对影响系统误差的原因进行了分析,提出了相应的改进测温仪性能参数的措施。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-12
  1.1 课题研究的目的和意义  9
  1.2 红外测温技术的发展及其应用  9-10
    1.2.1 红外测温技术的发展  9-10
    1.2.2 红外测温技术的应用  10
  1.3 本文的主要研究工作  10-12
第二章红外测温的基本原理  12-18
  2.1 红外辐射基本规律  12-14
    2.1.1 斯蒂芬-玻耳兹曼定律  12-13
    2.1.2 基尔霍夫定律  13
    2.1.3 普朗克定律  13-14
    2.1.4 维恩位移定律  14
  2.2 红外测温方法  14-17
    2.2.1 全辐射测温法  15
    2.2.2 亮度测温法  15-16
    2.2.3 比色测温法  16
    2.2.4 三种测温方法的比较  16-17
  2.3 本章总结  17-18
第三章阵列式红外测温仪的总体设计  18-33
  3.1 阵列式红外测温仪的总体设计目标  18-19
    3.1.1 基本原理  18
    3.1.2 性能指标  18-19
  3.2 红外光学系统的设计  19-20
  3.3 探测器的设计  20-32
    3.3.1 探测器的简单介绍  20-23
    3.3.2 探测器的性能参数  23-26
    3.3.3 硅光电探测器的设计流程  26-29
    3.3.4 硅光电探测器的测试  29-32
  3.4 本章总结  32-33
第四章红外测温仪信号处理系统设计  33-44
  4.1 信号处理系统的总体设计  33
  4.2 AVR 单片机  33-36
  4.3 信号放大和滤波电路  36-38
  4.4 A/D 转换电路  38-42
    4.4.1 A/D 转换器的选择  38-41
    4.4.2 A/D 转换器与滤波电路以及单片机的接口电路  41-42
  4.5 串口通信电路  42-43
  4.6 本章小结  43-44
第五章系统软件设计和误差分析  44-49
  5.1 系统软件实现  44-47
    5.1.1 数据处理系统软件实现  44-46
    5.1.2 温度显示部分软件设计  46-47
  5.2 测温仪系统误差分析及降低误差的措施  47-48
  5.3 本章总结  48-49
第六章全文总结与展望  49-51
  6.1 本文主要工作  49
  6.2 展望  49-51
参考文献  51-54
发表论文和科研情况说明  54-55
致谢  55-56

阵列式红外测温仪的研究

内容摘要

全文目录

相似论文