微热管高精度测试系统的热源控制与温度采集

为实现微热管传热性能的准确评价,对其传热途径、热源的特性、功率控制等进行研究,建立了实验测试系统。首先,分析LED产热与结温变化规律,选择加热棒和陶瓷加热片作为阻性加热源。然后,利用源表对热源进行PID功率程控。最后,制作并校准特制热电偶,进行温度采集和数据处理。结果表明:加热棒、陶瓷加热片和大功率LED 3种热源的功率误差分别小于2、5、3 m W,特制热电偶误差小于1℃。相比直接通过恒定电压或电流控制功率的方法,PID功率控制方法的稳定性高、误差小;特制热电偶测温精度高、热惰性小。可为微热管的热性能评价提供可靠的测量基础。     

高速动车组轴温测量用特种结构薄膜传感器的研制

针对高速动车组轴箱轴承温度变化迅速的特点,研制了一种以NiCr/NiSi薄膜为敏感材料的特种结构薄膜传感器。采用自行开发的标定系统对直流脉冲磁控溅射技术制备的薄膜传感器进行动静态特性标定,结果表明所研制的薄膜传感器在30~400℃内具有良好的线性度,其塞贝克系数为37.84μV/℃,非线性拟合误差小于0.7%,动态响应时间为53.72ms。特种结构薄膜传感器磨损实验结果表明：传感器测温端的磨损对其温度测试的动静态特性影响很小,即测温端部分磨损不影响其测温性能。     

非制冷红外热成像测温关键技术研究

非制冷红外热成像测温过程受环境温度、测温距离和大气湿度等诸多因素影响,因此在复杂环境中实现高精度测温颇具挑战。为了满足复杂环境中精确测温的需求,分析并研究了非制冷红外热成像测温误差的主要影响因素和关键补偿技术。首先,针对非制冷红外探测器输出辐射温度易受环境影响的问题,设计了基于粒子群算法优化反向传播神经网络的非制冷红外探测器辐射温度预测算法,实现了不同工作温度下辐射温度的精确预测;其次,针对测温过程中的红外辐射大气衰减现象,设计了基于大气传输软件的近地红外辐射大气透射率计算方法,实现了大气透射率的准确、快速、便捷计算;最后,整合关键误差补偿技术形成了完整的非制冷红外热成像测温方法,并实验验证了以上关键技术对于提高红外测温精度和环境适应性的有效性。     

基于方向发射率校正的红外测温补偿方法

红外热成像仪具有实时在线、非接触获取被测对象二维温度分布等优点,在钢铁、农业、电力电子等众多领域应用广泛。但是,红外测温结果容易受到干扰因素的影响。针对方向发射率变化引起的红外测温误差,本文提出了基于方向发射率校正的红外测温补偿方法。首先,基于红外测温原理,构建了针对方向发射率变化的红外测温补偿模型。其次,为确定补偿模型中的方向发射率,利用红外热像仪和激光扫描仪构建的三维热成像系统,提出了基于参考体的方向发射率校正方法。然后,通过多项式拟合确定方向发射率随视角变化的规律。实验结果表明所提红外测温补偿方法可以有效降低方向发射率变化造成的红外测温误差,经过补偿温度后,红外测温最大误差由9.64℃降低为2.97℃,标准差由3.57℃降低为0.71℃。     

一种基于TN901非接触式红外测温系统的设计

非接触式红外测温系统广泛应用于医疗、自动检测等实际领域。该文设计的非接触式红外测温系统遴选单片机AT89S51芯片为测温系统的主控,利用非接触式TN901红外温度传感器进行温度的实时采集,并将采集到的温度信息传递给单片机AT89S51的I/O(P2)口,然后由单片机AT89S51程序计算公式i Temp=i Temp/16-273.15将数据转换为温度值,再由9012型三极管构成的放大电路驱动四位一体数码管,实现温度的实时显示。基于TN901非接触式红外测温系统测量精度±0.1℃、分辨率0.1℃,工作电源为+5 V,工作环境温度≤60℃、湿度≤90%。该非接触式红外测温系统具有响应时间短,稳定性能好,温度分辨率高和使用方便、寿命长的特点。     

钢水连续测温传感器动态测温的仿真研究

在分析钢水连续测温传感器传热过程的基础上,建立了传感器的二维轴对称非线性非稳态传热模型。采用有限元方法对钢水连续测温传感器的动态测温过程进行了仿真研究,并分析了传感器插入深度、热物性参数、预热温度、边界条件等因素对测温准确性和动态特性的影响。实验结果表明,仿真值与测量值相比最大误差小于5℃,所建模型是正确的。传感器的插入深度及其变化率对动态测温误差、测量响应速度,测温的准确性均有较大的影响,其最小插入深度应为250 mm。传感器动态测温误差随着热容或密度的增大而增大,随着导热系数的增大而减小。传感器初始预热温度每提高10℃,最大动态测温误差减小约5℃,响应时间缩短约2s。这些结果可为传感器的优化设计和实际使用提供理论依据。     

非调制双色红外测温误差实时补偿方法研究

针对环境温度变化对双色红外测温准确度的影响,基于双色比色红外测温原理,分析了非调制双色红外测温的误差来源,提出一种新的快门式非调制双色红外测温方法。在光路中增加快门及其控制模块,控制快门闭合,将测得系统偏移作为补偿项,补偿实际测温时因温度变化给测量带来的误差。仿真结果表明,在600～1 100℃的测温范围内,长时间使用的无快门非调制红外双色测温的精度严重劣化,而快门式非调制双色红外测温的准确度大幅提高,可达到±0.5%。     

基于涡流位移传感器的轴间轴承温度非接触测量

采用涡流位移传感器进行试验轴承温度的非接触测量,解决了红外传感器测温受环境的影响和半导体传感器测温反映滞后的问题,介绍了测试原理及试验验证结果,并采用单片机识别工况条件进行数据修正。     

基于双波段比能量法的非接触测温系统的研究

为实现表面发射率未知但稳定的材料的中高温(300～550℃)温度的精确测量,提出了一种双波段比能量测温法,并基于该方法设计了一套非接触测温系统。非接触测温系统选用工作波段为0.9～1.65μm和5.5～14.5μm的红外辐射传感器,传感器将2个波段的能量信号转化为电压信号,并将电压信号做比值,得到和温度相关的K因子,使用面源黑体炉和金属样板对系统进行标定及测试。实验结果表明:使用双波段比能量测温法的非接触测温系统不需要知道目标发射率,也能较为精确地得到中高温物体的真实温度,且温度误差在10℃以内。基于该方法的非接触测温系统对中高温物体真实温度的精确测量具有重要的研究意义。     

基于红外热电堆的矿用测温装置设计

目前煤矿测温装置多数采用有线接触式测温方式,针对传统装置存在的测量精度、实时性以及安装难等问题,设计了一种基于红外热电堆的测温装置。系统采用红外热电堆传感器采集温度信号,通过无线模块收发信号,将温度送至上位机,便于组成网络,实现多点测温。由于非接触特性,还能够实现对矿井下运动的设备温度进行测量,具有可靠性高、速度快、实时性强等特点。     

切削热电偶测温的热电势信号滤波研究

切削温度兼有缓变和剧变的特性,用常规的滤波技术对温度信号进行采滤波的效果差。基于增量变化的人工智能滑动加权平均滤波器把一次切削过程分为若干切削阶段,针对不同阶段的特点采取不同的滤波技术,达到滤波的同时又不破坏信号的特征。把该滤波器应用在切削温度信号的滤波,滤波结果与人工滤波结果进行比较,发现基于增量变化的人工智能滑动加权平均滤波器对温度数据滤波效果好。     

TDC-GP21在超声波热量表中的应用

介绍了基于增强型高精度时间数字转换芯片TDC-GP21的超声波热量表的具体设计方案。流量测量采用超声波时差法原理,利用MSP430F4152单片机控制TDC-GP21进行超声波传播时间和流体温度差的测量,提高了系统的测量精度,大幅降低了系统的功耗和成本。通过流量标定,系统测量结果可达热量表行业标准2级表要求。     

一种高温物体温度在线测量仪

本文介绍了一种利用遮蔽板作为标准噪声辐射源、以8031单征机为核心实现的实时在线测量静止及慢速运动的高温物体的比辐射率及温度的系统,系统由光学接收系统、信号放大与处理系统及显示系统组成。文中还介绍了该系统的原理与结构,讨论了其中的技术难点及其相应的解决方法,分析了系统工作波长的选择、扇形板关闭时P1、开启时的P2及标准噪声辐射源的辐射能P3的测量精度对比辐射率及温度测量精度的影响。     

Cutting heat dissipation in high-speed machining of carbon steel based on the calorimetric method

The cutting heat dissipation in chips, workpiece, tool and surroundings during the high-speed machining of carbon steel is quantitatively investigated based on the calorimetric method. Water is used as the medium to absorb the cutting heat; a self-designed container suitable for the high-speed lathe is used to collect the chips, and two other containers are adopted to absorb the cutting heat dissipated in the workpiece and tool, respectively. The temperature variations of the water, chips, workpiece, tool and surroundings during the closed high-speed machining are then measured. Thus, the cutting heat dissipated in each component of the cutting system, total cutting heat and heat flux are calculated. Moreover, the power resulting from the main cutting force is obtained according to the measured cutting force and predetermined cutting speed. The accuracy of cutting heat measurement by the calorimetric method is finally evaluated by comparing the total cutting heat flux with the power resulting from the main cutting force. __________ Translated from Journal of South China University of Technology (Natural Science Edition), 2006, 34(11): 1–4 [译自: 华南理工大学学报(自然科学版)]     

基于传热正反模型的动态测温方法研究

为减少热惯性温度传感器的动态测温误差,提出了基于传热模型和反演算法的动态测温方法,其实质是将求解被测对象的真实温度转化为一个优化问题.该方法首先建立温度传感器非线性非定常瞬态传热正模型和有限元求解方程,并进行实验验证.在此基础上,推导了瞬态传热一阶敏度计算公式,建立了温度传感器的非稳态反演传热模型,结合快速反演算法,反求作为边界条件的被测对象真实温度.将所提出的动态测温方法应用于具有内外两层套管、传热过程复杂的复合温度传感器.实验和仿真结果均表明,正向模型的仿真值与测量值相比最大误差小于5℃,反演求解的被测对象真实温度误差不超过1％,热响应时间由548 s缩短到106s.应用实例分析结果表明,所提出的动态测温方法具有较高的准确性和快速性.     

微铣削热源模型的仿真与比较

为了研究硬脆材料微铣削的温度场,基于微铣削石英玻璃,建立了微铣削热源分布模型。该模型将热源形状假设为半圆形,并在该热源形状下对矩形热源、三角形热源进行了有限元分析,通过微铣削石英玻璃试验将测量的温度数据与有限元结果做了对比分析。结果表明:矩形热源模型比三角形热源模型更加接近实际的微铣削区热源分布情况,加工参数中的主轴转速对微铣削温度影响程度最大,主轴倾角次之,切削深度和进给速度则相差不大。     

基于图像处理的蜡烛火焰温度仿真研究

按测温原理分类,温度测量方法分为接触式测温和非接触测温两大类。传统的热电偶,热电阻等测温方式只能测量某一时刻的温度。这种测温方法不具有实时性。基于辐射特性的光学测温法能够实现温度的实时测量,克服了传统测温不连续性的缺点。采用三色测温法建立仿真模型,实现蜡烛火焰温度的实时测量,获得蜡烛火焰视频图像中某一点的实时温度曲线。     

智能型低功耗势量表研究

论述了热量表的流量测量原理、温度测量原理,同时针对现有产品的不足,研究了利用MSP430单片机进行智能型低功耗热量表的硬件设计和软件设计。     

彩色CCD比色测温的修正方法

基于彩色CCD图像传感器的非接触式温度检测是一种新颖的高温检测方法,减少其测量误差具有重要意义.在介绍CCD测温原理的基础上,提出了标定修正的CCD比色测温方法,将CCD响应特性曲线的非理想性和信号转换等因素引入的测温误差归结到比色测温公式的K值中,再利用黑体炉对K值进行标定修正.实验结果表明,标定修正的CCD比色测温方法能有效减小测温误差,提高测温精度.     

高温光纤快速测温系统研究

本文介绍了一种比色光纤快速测温系统，它适合于一些特殊环境下的测温要求，解决了传统的测温方法无法测量的问题。