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主动式发射率测量系统的设计与实现

作　者: 姚晓哲
导　师: 郑英
学　校: 华中科技大学
专　业: 控制工程
关键词: 主动式发射率红外传感器高通滤波
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

发射率是影响物体热辐射能力及光谱分布的主要热物理参数。研制一套准确可靠的测量材料发射率的装置及发射率标准样品,对工业上特殊材料发射率的测量、建立热物性标准数据有深远的意义。本文根据系统的实际需求,结合现有的发射率测量方法,确定了基于反射率法的测量原理。对红外发射源和红外传感器进行选型,并在此基础上,设计了具有良好抗震性和隔热性的探测器结构。结合发射源的工作特点,设计了包括发射源驱动电路、高通滤波电路、整流滤波电路以及采样控制电路的信号检测处理电路。通过对红外传感器非线性的分析,建立了准确的计算发射率的数学模型,利用参考样板,通过试验标定出各套探测器的模型参数。介绍了包括PLC数据采集系统和上位机数据处理系统的软件系统,两者之间的通信基于MODBUS协议,利用RS-485总线实现。数据采集系统主要采集信号检测处理电路检测的温度和电压信号,并控制发射源的开和关,数据处理系统主要完成对数据的分析、保存、显示、绘图、通信状态指示和发射源开关控制等功能。大量的验证试验和长时试车试验,证明了该系统中计算发射率的数学模型及模型参数的合理性,测量结果的准确性和一致性,表明该测量系统能够适应高温强震动的恶劣环境,满足工程应用测量的需求。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-13
  1.1 课题背景及意义  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-12
  1.3 本论文的研究内容  12-13
2 测量原理与数学模型的研究  13-20
  2.1 发射率的基本概念  13-15
  2.2 主动式发射率测量的理论  15-16
  2.3 主动式发射率测量的数学模型  16-20
3 测量系统的研制  20-42
  3.1 系统总体设计  20
  3.2 探测器的研制  20-26
  3.3 电子系统的研制  26-31
  3.4 软件系统的研制  31-42
4 测量系统的试验  42-53
  4.1 试验平台  42-45
  4.2 模型参数标定试验  45-46
  4.3 验证测量系统的试验  46-49
  4.4 长时试车试验  49-53
5 测量结果分析  53-59
  5.1 可靠性分析  53-57
  5.2 准确性分析  57-58
  5.3 基本结论  58-59
6 总结与展望  59-61
  6.1 总结  59-60
  6.2 展望  60-61
致谢  61-62
参考文献  62-65

主动式发射率测量系统的设计与实现

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