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具有无线数据传输功能的红外测温仪的设计

发布时间:2014-03-10  来源:北京北信  点击:2039次

基于普朗克定律设计红外测温仪,采用无线通信模块PTR8000实现上位机与红外测温仪之间的数据传输,开发了上位机管理软件,实现了温度的实时显示。经实验验证,该测温仪具有一定的测量精度,满足一般工业要求。

 

引言

温度作为一种重要的热工参数,在工业生产中的很多场合要求实现实时自动监测和控制温度。传统的接触式测温方式因反应速度慢、测温时间长、干扰物体的温度场等缺点而使其应用范围受到很大限制。随着红外技术的发展,非接触红外测温作为一门新技术迅速崛起,在工业生产、产品质量监测、设备在线故障诊断、安全保护以及节约能源等方面发挥着重要作用。纸箱抗压试验机

 

基于红外测温技术设计的测温仪具有非接触测量、测量范围广、测温速度快、准确度高、灵敏度高、使用方便、寿命长等特点。目前,国内外非接触红外测温技术的发展极为迅速,德国IMPAC公司生产的数字式红外测温仪IS5系列很受用户欢迎,美国雷泰公司的红外测温仪在市场上也占有很大份额。国内生产红外测温仪的厂家和研究所有:上海自动化仪表三厂、云南仪表厂、中国科学院自动化所、杭州无线电厂等,产品也都具有良好的性能。

 

1、红外测温原理

在自然界中,一切温度高于绝对零度的物体都不停地向周围空间发出红外辐射能。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布都与物体表面温度有十分密切的关系。因此,可以通过测量物体自身的红外辐射能来准确测定其表面温度。这就是红外测温的理论基础。

普朗克定律描述了绝对黑体的辐射能力与波长和温度之间的关系。其数学表达式为:

 

从式(1)可以看出只要我们测出了黑体的辐射出射度MλT),对其在全波长范围内进行数学积分就可以得出黑体的温度。这就是设计红外测温仪的理论依据。

 

普朗克定律是以"黑体"作为研究对象分析得出的。但是,自然界中存在的实际物体都不是黑体,所有实际物体的辐射能量除依赖于辐射波长及物体的温度外,还与构成物体的材料性质、生产工艺以及物体表面状态、周围环境等因素有关。因此,为了使普朗克定律适用于所有实际物体,必须对其进行修正。引入比例系数(即发射率,表征实际物体的热辐射与黑体辐射的接近程度,它与材料性质及表面状态有关,其值为0(极光滑的镜面)~1.0(黑色)。模拟运输振动试验机

 

2、红外测温仪

红外测温采用逐点分析的方式,即把物体一个局部区域的热辐射聚焦在单个探测器上,并通过己知物体的发射率,将辐射功率转化为温度。由于被检测的对象、测量范围和使用场合不同,红外测温仪的外观设计和内部结构不尽相同,但基本结构大体相似,主要包括光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。