双罩法发射率在线测量系统的研究开发

双罩法发射率在线测量系统的研究开发

论文摘要

发射率是描述物质热辐射特性的重要参数,在非接触测温、航空航天、太阳能及军事隐身等领域都有广泛应用。发射率在线测量对于非接触测温有重要意义,但是高温强震动的应用环境对测量提出了很高的要求。因此,各国研究人员积极开发基于不同原理的发射率测量系统。基于双罩法的发射率测量系统具有结构简单、灵敏度高、抗电磁干扰性强等诸多优点,成为一种高性能的发射率测量装置。本文介绍了热辐射的基本定律,据此阐述了双罩法的基本原理。通过与光子型敏感器件对比,确定了红外热电堆作为辐射能量传感器,并在双罩法的基础上改进,通过对发射率在线测量模型进行误差分析,建立系统误差因素模型。根据测量原理确定了系统总体方案由传感器结构、电子电路和软件系统三部分组成,充分考虑应用环境要求设计了传感器结构,并对测量电路进行详细设计介绍,包括能量测量模块、温度测量模块、CPU模块和通信电源模块等,着重分析了电路的可靠性与测量的准确性。同时,简要介绍了嵌入式软件、显示界面软件以及数据滤波算法的总体流程图。建立了试验平台,并对补偿模型中的系数的准确性进行了验证试验,同时考察了测量系统的一致性与重复性。与热像仪测量方法的对比试验与现场试验结果表明:测量系统能够满足一定的条件下的发射率在线测量需要,能够适应应用现场高温强震动的恶劣环境。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  • 1.1 论文研究背景
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.3 论文研究的目的和意义
  • 1.4 本论文的研究内容
  • 2 测量系统的原理研究
  • 2.1 引言
  • 2.2 热辐射简介及其基本定律
  • 2.3 双罩法测量原理
  • 2.4 热辐射敏感元件的选择
  • 2.5 在线发射率测量模型及误差分析
  • 2.6 本章小结
  • 3 测量系统的设计
  • 3.1 引言
  • 3.2 系统的总体方案
  • 3.3 传感器结构设计
  • 3.4 测量系统电子电路设计
  • 3.5 系统的软件设计
  • 3.6 本章小结
  • 4 测量系统的试验研究
  • 4.1 引言
  • 4.2 试验平台
  • 4.3 试验室验证试验
  • 4.4 对比验证试验
  • 4.5 现场试验
  • 4.6 本章小结
  • 5 总结与展望
  • 5.1 总结
  • 5.2 展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录 攻读学位期间发表论文目录
  • 相关论文文献

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