光电式辐射温度测量仪的研究与设计毕业论文

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1、光电式辐射温度测量仪的研究与设计毕业论文目录摘要IAbstractII第1章绪论11.1研究意义与背景11.2辐射温计的发展历史和研究现状21.3课题研究内容与结构3第2章辐射温度测量的基本原理方法52.1黑体热辐射定律52.1.1普朗克（Planck）定律52.1.2维恩（Wine）位移定律62.1.3斯忒潘-波耳兹曼（Stefan-Boltzmann）定律62.2辐射测温常用方法和原理72.2.1比色式温度测量法原理72.2.2亮度式温度测量法原理82.2.3全辐射温度测量法原理82.3本章小结10第3章硬件结构的设计113.1

2、系统结构设计113.2光纤探头设计113.3光电转换部分133.3.1光电二级管的性能参数133.3.2光电二级管的噪声特性1553.3.3光电二级管电流电压的线性关系163.3.4光电二极管的选型173.4相关电路设计部分183.4.1前置放大模块183.4.2幅度放大模块213.4.3温度保持模块233.5单片机显示输出部分263.6本章小结27第4章温度标定实验和函数关系拟合284.1温度标定实验流程设计284.2实验仪器准备294.3观测数据和数据分析294.4最小二乘法304.5使用数学软件进行函数拟合314.5.1选择多

3、项式模型进行函数拟合314.5.2选择快速公式拟合搜索办法进行函数拟合334.6求取V-T关系的反函数344.7本章小结35结论36参考文献37致谢39附录1.开题报告附录2.中期报告附录3.外文原文附录4.外文翻译5第1章绪论1.1研究意义与背景温度的测量以及对温度的调控，在科学研究和工农业生产以及国防军事都非常重要。作为国际单位制中的基本物理量和影响物质状态的重要指标，测量温度，特别是高温，对冶金、材料、航天等领域都至关重要。而近年来，由于科技进步生产发展，人民生活的水平发生了翻天覆地的变化，所要测量的物理量的种类也来越繁多，测

4、量的精度也要求的越来越严格，与温度和温度应用相关领域的快速发展，也迫切的追求着温度测量技术的向前发展。温度测量方法可分为接触和非接触法两种。其中，接触法测温凭借测量仪器中热敏部件和被测热源之间的热交换，和被测热源之间达到温度平衡，通过温度改变引起的热敏部件的物理、化学等方面性质的变化来测量温度。这种方法有优点也有缺点。优点在于设备简单操作简便、最终测量得到的温度是被测物的真实温度，而缺点则是此种测温方法的动态特性较差。由于热敏部件在吸收被测热源辐射的同时也在向周围放射热量，及热辐射效应滞后等因素，使得被测物的实际温度和热敏部件所测到

5、的并不相同，以至于产生温度测量误差。在当代，以热电偶、热电阻等为代表的应用接触法设计的温度测量仪表虽然在技术上日趋完善，对低温和室温的测量技术成熟，但仍不能满足许多方面特别是高新技术方面的需求。所以在高温测量中，非接触测温法发挥着十分重要的作用。因此在对高温测量的领域中，非接触法正在日益凸显其不可替代的作用。当代非接触测温法主要指辐射温度测量法，由于科学技术和生产力条件限制等原因，辐射温度测量法在过去很长一段时间里都因可靠性差易被干扰得不到广泛应用。但近年来随着材料技术和电子技术的飞跃，和辐射温度测量法本身理论上能够测量无上限温度及

6、相应快等优点，正得到越来越多的重视，与辐射温度测量相关的真实温度研究、温度标定等技术的飞速发张，正快速的推进用此种办法制作的仪器仪表发展的，越来越多的应用到生产生活当中。5第1章绪论1.2辐射温计的发展历史和研究现状从仪器制造的角度来看，辐射式温度测量系统的发展共经历了隐丝式光学高温计、使用光电倍增管作为检测核心器件的光电高温计和使用碲镉汞或者硅光电二极管作为检测核心期间的光学测量系统和光电精密测温计三个阶段。隐丝式光学高温计历史悠久，早在20世纪初就已经出现，如今已有一百多年历史。作为一种简单有效的高温（800℃以上）测量办法，在

7、当代仍在被使用着。1927年，这种高温测量办法被国际温度标准采用来用作金点以上温度复现和传递的标准。其工作原理是调节灯丝亮度使灯丝消隐在被测目标的视野中，并控制峰值在650nm并且尽可能小的带宽中。因为测量时需要人工比对亮度平衡，手动调节通过灯丝的电流以改变亮度，因此这种办法有比较大的人为因素造成的误差，且不能进行自动化操作。在20世纪60年代中期，光电倍增管作为检测器的光学高温计的出现，改变了一直需要人眼比对亮度平衡的状况，使用光电管作为检测器进行亮度比对，不仅使灵敏度和精度得到了提高，更减少了认为因素提高了测温的自动化程度。所以

8、以光电倍增管为检测器的高温计陆续被美国标准局和多个国家包括我国用来复现国际实用温度标准，传递800摄氏度到2000摄氏度的高温实用温标。20世纪70年代，硅光电探测器优秀的线性度和灵敏度终于被Witherell和Faulhaber等人