雙波長光纖高溫測量儀的設計與無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)难芯?pdf

1、在高溫測量領域，目前使用的測溫儀大多采用接觸式測溫方式，即溫度敏感元件與被測對象直接接觸，如目前世界上廣泛采用的消耗型熱電偶。該技術雖然已經(jīng)十分成熟，但仍存在很多問題。如測溫探頭為一次性，測溫費用較高；每次測量后必須更換探頭，難以實現(xiàn)自動化；不能連續(xù)的高頻率測溫等。尤其在高溫、高壓、高磁場等極限測溫環(huán)境下，感溫元件甚至測量儀器都極易受到損壞和腐蝕。隨著光纖傳感技術的發(fā)展，光纖輻射測溫技術得到迅速的發(fā)展，光纖式溫度測量儀也開始得到實際應用

2、。本課題研究的光纖高溫測量儀（以測量鋼水溫度為例）為非接觸式測溫方式，極好的解決了上述問題，并且采用比色法，彌補了普通光纖溫度計測溫范圍小、易受測溫環(huán)境干擾、誤差大等缺點。
　　 本文詳細的闡述了輻射測溫的基本原理，根據(jù)普朗克定律和維恩位移定律推導出了雙波長比色法測溫的理論公式，并分析了該方法的優(yōu)點：該方法大大降低發(fā)射率對測溫結果的影響。本文詳細敘述了該光纖式高溫測量儀各部分的構成原理及性能，并且進行了大量的相關實驗。設計主要包

3、括高溫探頭的設計研究、光電轉(zhuǎn)換和電信號的放大、信號的處理及無線數(shù)據(jù)傳輸。具體的步驟是通過光纖探頭提取光信號，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換電路將光信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，此電壓信號隨光輻射強度的大小改變來反映物體的實際溫度。由于光電轉(zhuǎn)換后的電壓信號非常微弱，需要進行兩級放大及濾波，從而達到數(shù)模轉(zhuǎn)換的要求，然后送入單片機，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。在軟件設計方面采用結構化程序設計方法，該儀器的軟件系統(tǒng)全部采用C51編寫，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)試通過后還進行了系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)，最后通過模擬實驗驗證了光強和電壓之間近似線性的關系，同時分析了該儀器的測量精度及測量時存在的誤差。
　　 此外，該儀器初步研制了數(shù)據(jù)無線傳輸功能，運用新技術小功率發(fā)射芯片nRF401，該芯片工作在433MHz的頻率。用nRF401射頻收發(fā)芯片設計的無線收發(fā)系統(tǒng)成本低，在短距離無線數(shù)據(jù)傳輸中有著廣泛應用。用無線傳輸代替了原來的電纜傳輸，既經(jīng)濟方便又安全，還可以及時