优秀毕业论文∶便携式红外辐射测温仪

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1、哈尔滨工业大学2007届本科优秀毕业设计（论文）选集便携式红外辐射测温仪电气工程及自动化学院：常树林指导教师：戴景民摘要：本课题所研究的便携式红外辐射测温仪属于低温测量领域的研究。在低温测量中，由于目标辐射能量小、信号弱，因而受周围环境影响较大，尤其当环境温度接近目标温度时，环境温度和背景光的影响将成为影响测量精度的主要因素，因此对环境温度进行补偿是红外辐射低温测量技术不可缺少的重要环节。在本课题的研究中，我们采用了多点标定与数据拟合相结合的方法，较好地实现了对环境温度的补偿，提高了温度测量精度。关键词：红

2、外辐射；环境温度；数据拟合；Abstract：Theportableinfraredradiationthermometerintroducedinthispaperbelongstotheinfraredradiationmeasurementfieldoflowtemperature.Inthisfield,theambienttemperatureandthebackgroundlightareprimaryinfluenceonthemeasurementaccuracyoftheinfraredr

3、adiationthermometerbecauseoftheweakradianceofthetarget,especiallywhentheambienttemperatureisveryneartotheobjecttemperature.Sothecompensationofambienttemperatureisanindispensablestepintheinfraredradiationmeasurementfieldoflowtemperature.Inthisthesiswecombin

4、emulticalibrationtechnologywithdata-polyfittechnologysothatwenotonlyactualizethecompensationofambienttemperaturebutalsoaccomplishhighaccuracy.Keywords：infraredradiationambienttemperaturedatafitting1引言非接触式测温通常检测三种温度：亮度温度，色度温度，辐射温度。对于亮度温度是检测单一波长的光谱辐射度，色度温度的测

5、量是检测两波长的光谱辐射度的比值。他们两个都是对波长有选择性的。辐射温度是检测总辐射出射度的，它对波长无选择性的。本课题检测辐射温度来完成对物体的实际温度测量。物体的红外辐射经过菲涅尔透镜聚焦到热电堆探测器上，热电堆的感光材料将辐射能转化为热端的温度，那么热电堆输出微弱的热电势，经ICL7650二级前置放大器放大，然后AD检测转换成数字量，主机处理数据（包括软件上环境补偿），最后显示温度值。2测温仪的总体设计方案及各模块设计2.1总体设计本测温仪充分应用热电堆传感器、单片机、液晶显示、电源管理和放音模块等电

6、子技术，其总体设计方案如下：首先通过热电堆探测器得到物体温度对应的电信号，电信号经过前置放大后送至单片机内部A/D模块进行数模转换，然后进行相应的数据处理，并把处理完的最终温度值送往液晶进行实时显示。如果有必要，可以语音播报当时温度。同时单片机开机监测电源电压，电压不足即液晶显示告警，电源管理模块能保证显示保持5秒钟之后系统进入低功耗休眠状态。整个测温仪结构如图2-1所示。246--哈尔滨工业大学2007届本科优秀毕业设计（论文）选集2.2红外探测器选择按探测过程的物理原理，红外探测器可分为两类：一类是入射

7、辐射的热效应引起某一电气特性变化，它的响应正比于所吸收的能量[1]，这类探测器称为热电探测器；另一类为光电探测器，即入射光子流和探测材料的电子直接相互作用引起某一电气特性变化，它的响应正比于吸收的光子数。由于光电探测器易受周围磁场的干扰，不满足本课题的测量要求。采用第一类红外探测器。热电探测器的产品很多，常用的有热敏电阻、热电偶和热电堆。由于热敏电阻测温精度较低，响应较慢，而热电偶虽然节点体积非常小，热容也小，对温度变化反应也很快，但它的灵敏度和测量精度并不高。为了提高热电偶的灵敏度和测量精度，可把多个热电

8、偶串联起来，这样就构成了热电堆，热电堆继承了热电偶的所有优点，还克服了其灵敏度和测量精度不高的缺点，还具有工作频带较宽的特点。所以我们选择热电堆作为本课题的首选。TS-1NMB型探测器属于热电堆红外探测器，它的特点是：体积小、响应率和信噪比高、响应快、易实现低温测量，另一个最大的特点它集热电堆传感器和热敏电阻于一体，其中热电堆作为红外探测器，热敏电阻做为环境温度探测器。TS-1NMB外形与引脚如图2-2a和2-2