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《机械学基础课程设计--棱镜分光多波长高温计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、1．应用背景温度是一个表征物体状态的基本物理参数。温度的测量及控制在工业生产及科学研究中均具有重要的意义。随着科学技术的发展，高温测量对于宇航、能源、材料科学、冶金等领域的发展均有十分重要的作用。棱镜分光多波长高温计是一种新型的辐射测温仪器，作为非黑体的真温测量、热物性动态测试及温度传递等，可广泛应用于航天、航空、核能、兵器、冶金材料、能源等领域。它具有测温范围宽（-50-3000℃），反应速度快（亚毫秒级），长期稳定性好，使用寿命长等优点。它适用于远距离目标、运动物体、带电物体及不可接触的目标温度的测量。棱镜分光多波长高温计属于光电高温计。光学高温计是发展最早、应用最广
2、的非接触式温度计之一。它结构简单，使用方便，测温范围广，一般可满足工业测温的准确度要求。目前广泛用于高温熔体、炉窑的温度测量，是冶金、陶瓷等工业部门十分重要的高温仪表。光学高温计的缺点是以人眼观察，并需用手动平衡，因此不能实现快速测量和自动记录，且测量结果带有主观性。由于光电探测器、干涉滤光片及单色器的发展，光学高温计在工业测量中的地位逐渐下降，正在被较灵敏、准确的光电高温计所代替。在光学高温计基础上发展起来的光电高温计用光敏元件代替人眼，实现了光电自动测量。特点如下：（1）灵敏度和准确度高；（2）波长范围不受限制，可见光与红外范围均可，测温下限可向低温扩展；（3）响应时
3、间短；（4）便于自动测量和控制，能自动记录和远距离传送。哈尔滨工业大学戴景民教授与意大利罗马大学的Ruffino教授合作于1991年研制成功了棱镜分光式35波长硅光电高温计,用于表面真温和材料发射率的同时测量。它应用组合棱镜分光技术并以硅光电二极管阵列为探测器,具有以下特点：（1）取消了干涉滤光片,从而消除了因滤光片透过率漂移而造成的不稳定;（2）因为无干涉滤光片,使整个光路光能损失减少,提高了仪器的信噪比；（3）波长选择灵活,适用性强,且光谱透过率波形接近理想的矩形。戴景民教授在此多波长高温计的基础上,现又研制出棱镜分光式精密(标准)光电高温计,一般具有01656μm和
4、019μ10m两个工作波长,并可按用户要求增加其它波长。该仪器除保持了无滤光片这一特点外,与其它的精密(标准)光电高温计相比,还具有以下优点:（1）一机多个工作波长；（2）成本低廉,与单波长高温计相当；（3）可进行不同波长上的亮温传递;仪器小巧及使用方便。总的来说，目前光电高温计的发展前景还是很乐观的，已经有许多一起被批量生产广泛应用于各个领域。2.工作原理多波长辐射测温仪是通过测量目标在多个波长下的辐射能量来同事获得目标的真实温度和光谱发射率的辐射式测温仪器。多波长辐射测温法是在一个仪器中制成多个光谱通道,利用多个光谱的物体辐射亮度测量信息,经过数据处理得到物体的温度和
5、材料的光谱发射率。这种方法不需要辅助设备和附加信息,对被测对象也没有特殊要求,因而特别适合于高温、甚高温目标的真温及材料发射率的同时测量,在目前已有的应用中表现了极好的发展前景。多光谱辐射测温法的数学模型有基于检定常数的数学模型、基于亮度温度的数学模型和基于参考温度的数学模型。整个仪器设备在较为精确地测量目标真温和发射率的同时,也具备了体积小、操作方便灵活、可靠性高等优点。这相对于以往的多波长高温计来说,是很大的突破。这些方面的改善,也将使得高温计能够在更为复杂的环境下发挥其实用价值,具有很好的应用前景。而且，仪器分光多波长高温计采用棱镜分光获得工作波长，它最多可有35个
6、波长，选择灵活。它克服了传统的干涉滤光片分光限定工作波长的不足，从而提高了仪器的精密和长期稳定性。3.光学系统光线从物镜镜片射入，在场栏反射镜上反射到目镜镜片。人眼从目镜镜片上方观察，对准物体后讲场栏反射镜移出光路。光线则经由物镜、场栏反射镜、视场光栏、准直物镜、组合棱镜、暗箱物镜在2号反射镜上反射到光谱镜面，经由电路系统转换光学信号。104.机械设计部分4.1物镜（可调）物镜用螺钉固定在仪器前板上，目镜镜筒的移动通过物镜旋转螺母转动来实现。螺旋传动机构通过两个特制的螺钉分别实现螺母的防移和螺杆（镜筒）的防转，保证了在镜筒的移动中镜片实现平稳的轴向移动。104.2目镜（可
7、调）目镜也采用单螺旋传动机构，原理与目镜相似4.3场栏反射镜（可移）场栏反射镜放置在支架的凹槽中，边缘通过螺钉被压板固定在支架上。支架的一端被限制在支架固定架和导轨挡板组合成的导轨中，通过支架中心的螺杆的转动实现场栏反射镜及其支架在竖直导轨上的移动，从而可以在不需要场栏反射镜时转动螺杆将其移出光路。如下左图为场栏反射镜主视图，右图为场栏反射镜俯视图。104.4视场光栏（固定）视场光栏通过压圈放置在一个方形的镜框中固定。镜框通过销钉定位，并用螺钉将其固定在底板上。4.5准直物镜（固定）准直物镜通过压圈固定在圆形的镜框中，镜框用销
