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一種光纖比色測溫儀設計方案

作者: 時(shí)間:2011-08-25 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò ) 收藏
設被測物體輻射出的光信號經(jīng)過(guò)內調制光敏管轉換后變成微弱電壓信號,再由放大器放大,然后經(jīng)A/D轉換得到的結果為Vi,測得環(huán)境溫度為T(mén)i,假設T1≤Ti≤T2,對應于修正表中的位置查表可以得到:在T1環(huán)境溫度時(shí)處于V1、V2之間,在T2溫度時(shí)處于V1′、V2′之間,分別查表得到光強值P1、P2和P1′、P2′,于是插值得到Pi、Pi′。

本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/150301.htm

  

  P為插值校正后的值,內調制光電探測器輸出電流I與光強值P成正比,代入公式(5)便可以得到物體的色溫。

  雖然選取兩個(gè)接近的波長(cháng)作為的工作波段,希望兩個(gè)波長(cháng)處的單色輻射率近似相等,使得非黑體的色溫與它的實(shí)際溫度相等。但作為高精度的測量,仍不能忽視在冶金行業(yè)等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中,有某些金屬材料的輻射率隨波長(cháng)的增加而減少,即所測的色溫高于物體的真實(shí)溫度。為了得到更精確的測量結果,必須考慮比輻射率的修正??紤]到實(shí)際被測物體為非黑體,可以得到:

  

  其中,T為非黑體的色溫,T′為非黑體的實(shí)際溫度。通過(guò)(9)式的修正,可以得到更為精確的結果。

  2.2.2 針對不同測溫對象的模式處理

  可以說(shuō),經(jīng)過(guò)線(xiàn)性補償、環(huán)溫補償以及各種修正的加入后,儀器已經(jīng)能應付絕大部分高溫測量的需要。但在某些特定的應用中,仍需根據現場(chǎng)的特殊環(huán)境和要求使能夠更好地適應不同的環(huán)境。

  (1)連鑄現場(chǎng)鋼板測量模式:高溫的鋼板上會(huì )有塊狀的氧化層附著(zhù),氧化層的溫度相比鋼板的表面溫度要低得多。在生產(chǎn)中需要測量鋼板表面的溫度,而不是附著(zhù)在其上的塊狀氧化層的溫度。因此如果不做任何處理,那么的示值與鋼板表面的溫度肯定是不相符的。這種情況下,在DSP的數字濾波處理程序上必須能夠除掉氧化層的影響。

  (2)轉爐鋼水溫度測量模式:程序通過(guò)信號的檢測,判斷出轉爐的生產(chǎn)工作狀態(tài)。當轉爐轉動(dòng)到一定角度時(shí)系統開(kāi)始測量,在轉爐回轉之前可以通過(guò)分析信號準確得出鋼水的溫度,而不是爐內鋼渣等其他干擾物質(zhì)的溫度。將此溫度值保持到下次轉動(dòng)爐體出鋼,以便工人記錄操作。由于現場(chǎng)干擾信號較大,要求軟件能剔除大量干擾信號。出鋼時(shí)爐口有大量的煙塵、熾熱的火焰,為得到鋼水的溫度,程序把連續測量的溫度值存儲下來(lái)后,利用統計誤差修正的方法對大量數據進(jìn)行處理,得到接近真實(shí)情況的溫度值。

  

  3 實(shí)驗結果

  測溫儀由武鋼溫度計量實(shí)驗室的高溫黑體輻射爐進(jìn)行標定,標定后對黑體爐的溫度進(jìn)行測量。在900°C~1700°C的測量范圍內,與黑體爐的比照結果,測溫儀的測量精度在±1°C。

  通過(guò)實(shí)驗室測試和現場(chǎng)使用情況看,本雙處理器系統響應速度快(響應時(shí)間小于15ms)、使用壽命長(cháng)、抗電磁干擾、靈敏度高,使用范圍一般為900°C~1700°C,在一定程度上能克服少量的煙霧、水汽和粉塵的影響。


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關(guān)鍵詞: 方案 設計 測溫儀 光纖

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