雙波長(zhǎng)光纖高溫測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)與無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)难芯?pdf

1、在高溫測(cè)量領(lǐng)域，目前使用的測(cè)溫儀大多采用接觸式測(cè)溫方式，即溫度敏感元件與被測(cè)對(duì)象直接接觸，如目前世界上廣泛采用的消耗型熱電偶。該技術(shù)雖然已經(jīng)十分成熟，但仍存在很多問(wèn)題。如測(cè)溫探頭為一次性，測(cè)溫費(fèi)用較高；每次測(cè)量后必須更換探頭，難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；不能連續(xù)的高頻率測(cè)溫等。尤其在高溫、高壓、高磁場(chǎng)等極限測(cè)溫環(huán)境下，感溫元件甚至測(cè)量?jī)x器都極易受到損壞和腐蝕。隨著光纖傳感技術(shù)的發(fā)展，光纖輻射測(cè)溫技術(shù)得到迅速的發(fā)展，光纖式溫度測(cè)量?jī)x也開(kāi)始得到實(shí)際應(yīng)用

2、。本課題研究的光纖高溫測(cè)量?jī)x（以測(cè)量鋼水溫度為例）為非接觸式測(cè)溫方式，極好的解決了上述問(wèn)題，并且采用比色法，彌補(bǔ)了普通光纖溫度計(jì)測(cè)溫范圍小、易受測(cè)溫環(huán)境干擾、誤差大等缺點(diǎn)。
　　 本文詳細(xì)的闡述了輻射測(cè)溫的基本原理，根據(jù)普朗克定律和維恩位移定律推導(dǎo)出了雙波長(zhǎng)比色法測(cè)溫的理論公式，并分析了該方法的優(yōu)點(diǎn)：該方法大大降低發(fā)射率對(duì)測(cè)溫結(jié)果的影響。本文詳細(xì)敘述了該光纖式高溫測(cè)量?jī)x各部分的構(gòu)成原理及性能，并且進(jìn)行了大量的相關(guān)實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)主要包

3、括高溫探頭的設(shè)計(jì)研究、光電轉(zhuǎn)換和電信號(hào)的放大、信號(hào)的處理及無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸。具體的步驟是通過(guò)光纖探頭提取光信號(hào)，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換電路將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，此電壓信號(hào)隨光輻射強(qiáng)度的大小改變來(lái)反映物體的實(shí)際溫度。由于光電轉(zhuǎn)換后的電壓信號(hào)非常微弱，需要進(jìn)行兩級(jí)放大及濾波，從而達(dá)到數(shù)模轉(zhuǎn)換的要求，然后送入單片機(jī)，本系統(tǒng)采用12位的A/D和D/A轉(zhuǎn)換器，確保有足夠的精度保障。在軟件設(shè)計(jì)方面采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法，該儀器的軟件系統(tǒng)全部采用C51編寫(xiě)，提高了

4、程序的可讀性和可移植性。系統(tǒng)軟硬件分別調(diào)試通過(guò)后還進(jìn)行了系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)，最后通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了光強(qiáng)和電壓之間近似線性的關(guān)系，同時(shí)分析了該儀器的測(cè)量精度及測(cè)量時(shí)存在的誤差。
　　 此外，該儀器初步研制了數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸功能，運(yùn)用新技術(shù)小功率發(fā)射芯片nRF401，該芯片工作在433MHz的頻率。用nRF401射頻收發(fā)芯片設(shè)計(jì)的無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)成本低，在短距離無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸中有著廣泛應(yīng)用。用無(wú)線傳輸代替了原來(lái)的電纜傳輸，既經(jīng)濟(jì)方便又安全，還可以及時(shí)