精密光电高温测量系统的研究

发布时间：2021-01-30 09:21

　　高温物体温度的测量在航空航天、冶金和能源等众多领域中都具有重要的意义。非接触式测温特别是辐射测温技术的发展为其开辟了新的路径。光电高温计作为辐射测温的重要仪器之一,凭借价格适中、操作方便、准确性和稳定性高等优点在精密测温领域起着重要作用。本论文应项目要求,在以往研究光电高温计经验的基础上研制了一套测温范围在（500-1800）℃的光电高温测量系统,利用辐射测温理论完成简单的热力学温度测量。文章从热辐射温度测量原理的角度出发,介绍了辐射测温基础理论--黑体辐射三大定律,进而引出了三种常用的辐射测温方法:亮度测温法、全辐射测温法和比色测温法。基于对三种测温方法的原理说明与优缺点比较,筛选出以亮度测温法来设计本测量系统。光电高温测量系统主要分为硬件和软件两大部分,根据系统的设计方案和指标选择合适器件进行硬件设计,包括光学系统搭建,光电探测器选型、放大电路和电测显示仪表的设计。在软件设计上,设计了基于LabVIEW的软件系统。该系统主要由设备驱动模块、参数设置模块和数据采集处理模块组成,可实现对测温系统的控制与数据采集处理等功能。平台搭建完成后通过标准高温黑体炉对测量系统进行了分度实验,并对分... 

【文章来源】：中北大学山西省

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

光学系统示意图

高温测量系统的重要组成部分，其性能的好坏会直接影响到光电高温测量系统的整体性能。随着电子技术的发展，对光电探测器的需求也与日俱增，市面上出现了许多类型不同、结构各异光电探测器。如光电二极管、光敏电阻、光电池等[33]。其中光电二极管凭借反应速度快、噪声低、使用简单等特点可作为辐射测温系统使用的主要探测器，广泛应用到辐射温度测量中。因此本课题选用硅光电二极管作为光电探测器。光电二极管在理想状态下可看做一个微弱的电流源，接受到的辐射能量越多，光电二极管输出的电流也就越大，光电二极管的等效电路模型见图 3-2。图中，Rsh--分流电阻；Rs--等效串联电阻；Cj--结电容。

中北大学学位论文20象元数1封装金属封装类型TO-5反向电压（最大值）5V光谱响应范围320-1100nm峰值灵敏度波长（典型值）960nm光敏度（典型值）0.5A/W暗电流（最大值）30pA上升时间（典型值）0.2μs结电容（典型值）65pF图3-3S1336-5BK硅光电二极管外观结构Figure3.3S1336-5BKSiliconphotodiodeexteriorstructureS1336-5BK型光电二极管的光谱响应范围很大，能够覆盖可见光和红外波段，抗噪声能力强、响应速率高、灵敏度高。在不受光照的情况下，其暗电流很小，对测量结果不会产生影响，符合本论文需求。3.3相关电路设计根据上述设计光电探测器可以将光学系统接收到的光信号转换成电信号，但转换后的电信号一般来说都是非常微弱的，这样就会对后续的数据处理系统产生极大的困难。因此需要先对这微弱的电信号进行放大处理再送到之后数据处理系统进行处理等工作。在对电信号进行放大处理的过程中，噪声在很大程度上会干扰信号，这就需要电路设计


本文编号：3008658