真空炉红外温度监控系统的研究
发布时间：2021-05-15 22:28
真空炉热处理设备具备对环境无污染的优势,不用进行三废的处理,随着真空炉热处理技术日益进步,人们在社会生产中对真空炉的应用也越来越广泛。加热炉是真空热处理系统中的核心部件,对其温度的测量和控制显得格外重要。能够实时对真空炉中的温度进行准确测量显示,并能快速的对真空炉炉体的温度进行控制,这样对进行真空热处理材料的热反应和加工工艺的提升有着非常重要的作用。本论文的设计以实现对真空炉的温度进行实时准确测量和快速的温度控制为目标。通过对比接触式与非接触式的测温的优势与弊端,本文选择非接触式红外的测温方式,并通过在真空炉观察窗口加入气管吹尘的方式,实现了测温仪能够长时间连续对真空炉测温。由于利用非接触红外测温方式存在受发射率影响测温值的弊端,且目标发射率并不唯一,还随着温度的变化而变化,通过利用双波比值的方式对目标发射率进行修正,其大大提高了测温仪测量的精确度,并利用ANSYS软件有限元思想将真空炉电磁加热炉的温度场进行初步探索。在确定了真空炉温度的测量方式后,本文设计了真空炉温度监控系统硬件各个部分的方案,包含着光路、电源及数据传输等部分。电源充电的方式采用了先进的无线充电方式。数据的发送与接收...
【文章来源】：长春工业大学吉林省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 论文的选题背景及意义
1.2 真空炉温度监控技术在国内外发展现状及趋势
1.3 论文的研究内容
1.4 本章小结
第2章 真空炉测温方式对比及选择
2.1 接触式测量温度方式
2.2 非接触式红外测温法
2.2.1 红外测温的理论基础
2.2.2 不同非接触测温方式简介
2.3 真空炉连续测温方式的确定
2.4 本章小结
第3章 真空炉温度监控系统的硬件设计
3.1 真空炉测温系统的光路设计
3.2 光电探测器及滤光片的确定
3.3 真空炉红外测温法监测系统的电路设计
3.3.1 主控芯片的确定
3.3.2 信号放大电路的设计
3.3.3 数据存储
3.3.4 供电电源部分
3.3.5 电机选择及驱动电路设计
3.3.6 数据传输
3.4 气体吹尘结构的设计
3.5 上位机设计
3.6 真空炉温度控制的硬件设计方案
3.7 本章小结
第4章 真空炉温度控制方式的仿真及分析
4.1 炉温控制方式的确定
4.2 模糊自适应PID控制算法
4.2.1 模糊控制的原理
4.2.2 模糊控制的特点
4.2.3 模糊化语言的建立
4.2.4 精确化
4.2.5 模糊规则库的建立
4.3 温度控制的应用仿真分析
4.3.1 温度对象数学模型的建立
4.3.2 仿真部分
4.3.3 应用分析部分
4.4 本章小结
第5章 目标温度场模型的研究
5.1 加热炉温度场模型初探
5.1.1 热辐射和热辐射率
5.1.2 加热炉温度场的经典热分析和有限元分析
5.2 ANSYS软件的初识
5.3 ANSYS软件对电磁加热炉的分析
5.4 本章小结
第6章 真空炉温度监控实验建立与数据分析
6.1 真空炉温度监控平台的搭建
6.2 测温仪的定标与标定
6.2.1 定标
6.2.2 标定
6.3 现场实验数据的采集及其误差分析
6.3.1 数据的采集
6.3.2 误差分析
6.4 本章小结
第7章 总结
致谢
参考文献
作者简介
攻读学位期间研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]补偿强反光体表面红外测温误差的算法研究[J]. 魏绍亮,王敬山,韩连伟,冯振威,程奉玉. 激光与红外. 2019(02)
[2]基于MCU的无刷直流电机控制系统剖析[J]. 王庆. 电子世界. 2018(11)
[3]基于CAN总线的红外测温系统设计[J]. 徐侃,张凤登. 电子测量技术. 2018(10)
[4]真空热处理炉检测装置改造设计[J]. 马培凤,王海林,田磊,许晓艳,罗桢,王紫昀. 测控技术. 2018(02)
[5]模糊自适应PID控制在电阻炉温控中的应用仿真[J]. 华磊,张成涛,陆文祺,王佳奇. 广西科技大学学报. 2018(01)
[6]基于模糊自适应PID控制的速度调节器设计与仿真[J]. 金爱娟,郑天翔,纪晨烨,苏俊豪,蒋育晟,郝陈祥. 电子科技. 2018(01)
[7]ANSYS在真空炉温度场建模研究中的应用[J]. 王跃飞,冯志强,张圆圆,雷金辉,黄宜军. 中国有色冶金. 2017(06)
[8]真空低温环境下超大面源黑体现场校准技术[J]. 张玉国,孙红胜,魏树弟,杨旺林,任小婉,孙广尉,张林军. 红外与激光工程. 2017(07)
[9]基于变论域自适应模糊PID的注塑机温控系统研究[J]. 张鹏,冯显英,霍睿,陈进伟. 组合机床与自动化加工技术. 2017(07)
[10]机器人智能控制策略研究[J]. 杨立波,徐志强. 信息记录材料. 2016(05)
博士论文
[1]红外隐真与示假中的若干热物理问题研究[D]. 江利锋.中国科学技术大学 2009
硕士论文
[1]基于底枪的AOD炉红外温度监控系统的温度补偿研究[D]. 杨显涛.长春工业大学 2018
[2]真空加热观测实验平台设计开发[D]. 高常青.山东大学 2017
[3]基于径向基函数的超声波测温温度场重建方法研究与系统设计[D]. 李昊.重庆大学 2017
[4]真空炉温度场测试系统研究与开发[D]. 束军.昆明理工大学 2017
[5]基于智能移动设备的非接触式生物传感器的研制[D]. 张凤玲.东南大学 2017
[6]钒钛磁铁矿内配碳球团内部温度场模拟及实验研究[D]. 赵均辉.西华大学 2016
[7]AOD炉溅渣护炉控制方法的研究[D]. 徐成胜.长春工业大学 2016
[8]基于硅光电池的便携式金标检测仪的研究与实现[D]. 王振江.中国计量学院 2016
[9]一种高性能IGBT驱动电路设计[D]. 胥林江.电子科技大学 2015
[10]基于自适应卡尔曼观测器的永磁同步电机系统速度控制[D]. 王铮.天津大学 2014
本文编号：3188446
【文章来源】：长春工业大学吉林省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 论文的选题背景及意义
1.2 真空炉温度监控技术在国内外发展现状及趋势
1.3 论文的研究内容
1.4 本章小结
第2章 真空炉测温方式对比及选择
2.1 接触式测量温度方式
2.2 非接触式红外测温法
2.2.1 红外测温的理论基础
2.2.2 不同非接触测温方式简介
2.3 真空炉连续测温方式的确定
2.4 本章小结
第3章 真空炉温度监控系统的硬件设计
3.1 真空炉测温系统的光路设计
3.2 光电探测器及滤光片的确定
3.3 真空炉红外测温法监测系统的电路设计
3.3.1 主控芯片的确定
3.3.2 信号放大电路的设计
3.3.3 数据存储
3.3.4 供电电源部分
3.3.5 电机选择及驱动电路设计
3.3.6 数据传输
3.4 气体吹尘结构的设计
3.5 上位机设计
3.6 真空炉温度控制的硬件设计方案
3.7 本章小结
第4章 真空炉温度控制方式的仿真及分析
4.1 炉温控制方式的确定
4.2 模糊自适应PID控制算法
4.2.1 模糊控制的原理
4.2.2 模糊控制的特点
4.2.3 模糊化语言的建立
4.2.4 精确化
4.2.5 模糊规则库的建立
4.3 温度控制的应用仿真分析
4.3.1 温度对象数学模型的建立
4.3.2 仿真部分
4.3.3 应用分析部分
4.4 本章小结
第5章 目标温度场模型的研究
5.1 加热炉温度场模型初探
5.1.1 热辐射和热辐射率
5.1.2 加热炉温度场的经典热分析和有限元分析
5.2 ANSYS软件的初识
5.3 ANSYS软件对电磁加热炉的分析
5.4 本章小结
第6章 真空炉温度监控实验建立与数据分析
6.1 真空炉温度监控平台的搭建
6.2 测温仪的定标与标定
6.2.1 定标
6.2.2 标定
6.3 现场实验数据的采集及其误差分析
6.3.1 数据的采集
6.3.2 误差分析
6.4 本章小结
第7章 总结
致谢
参考文献
作者简介
攻读学位期间研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]补偿强反光体表面红外测温误差的算法研究[J]. 魏绍亮,王敬山,韩连伟,冯振威,程奉玉. 激光与红外. 2019(02)
[2]基于MCU的无刷直流电机控制系统剖析[J]. 王庆. 电子世界. 2018(11)
[3]基于CAN总线的红外测温系统设计[J]. 徐侃,张凤登. 电子测量技术. 2018(10)
[4]真空热处理炉检测装置改造设计[J]. 马培凤,王海林,田磊,许晓艳,罗桢,王紫昀. 测控技术. 2018(02)
[5]模糊自适应PID控制在电阻炉温控中的应用仿真[J]. 华磊,张成涛,陆文祺,王佳奇. 广西科技大学学报. 2018(01)
[6]基于模糊自适应PID控制的速度调节器设计与仿真[J]. 金爱娟,郑天翔,纪晨烨,苏俊豪,蒋育晟,郝陈祥. 电子科技. 2018(01)
[7]ANSYS在真空炉温度场建模研究中的应用[J]. 王跃飞,冯志强,张圆圆,雷金辉,黄宜军. 中国有色冶金. 2017(06)
[8]真空低温环境下超大面源黑体现场校准技术[J]. 张玉国,孙红胜,魏树弟,杨旺林,任小婉,孙广尉,张林军. 红外与激光工程. 2017(07)
[9]基于变论域自适应模糊PID的注塑机温控系统研究[J]. 张鹏,冯显英,霍睿,陈进伟. 组合机床与自动化加工技术. 2017(07)
[10]机器人智能控制策略研究[J]. 杨立波,徐志强. 信息记录材料. 2016(05)
博士论文
[1]红外隐真与示假中的若干热物理问题研究[D]. 江利锋.中国科学技术大学 2009
硕士论文
[1]基于底枪的AOD炉红外温度监控系统的温度补偿研究[D]. 杨显涛.长春工业大学 2018
[2]真空加热观测实验平台设计开发[D]. 高常青.山东大学 2017
[3]基于径向基函数的超声波测温温度场重建方法研究与系统设计[D]. 李昊.重庆大学 2017
[4]真空炉温度场测试系统研究与开发[D]. 束军.昆明理工大学 2017
[5]基于智能移动设备的非接触式生物传感器的研制[D]. 张凤玲.东南大学 2017
[6]钒钛磁铁矿内配碳球团内部温度场模拟及实验研究[D]. 赵均辉.西华大学 2016
[7]AOD炉溅渣护炉控制方法的研究[D]. 徐成胜.长春工业大学 2016
[8]基于硅光电池的便携式金标检测仪的研究与实现[D]. 王振江.中国计量学院 2016
[9]一种高性能IGBT驱动电路设计[D]. 胥林江.电子科技大学 2015
[10]基于自适应卡尔曼观测器的永磁同步电机系统速度控制[D]. 王铮.天津大学 2014
本文编号：3188446
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