一种实用化实时测温系统波长带宽的优化设计

基于Kirchoff定律,利用InGaAs/ I半导体激光器及钽酸锂热释电探测器设计了一种实 用化的实时测温系统。在着重讨论系统的测温不确定度(抗反射辐射光干扰的能力)及温度分辨力的基础上,对其工作波长的带宽进行了优化设计。实验表明,采用优化设计的波长带宽之后,在测温范围400～1200℃内,测温不确定度及系统的温度分辨力均符合设计要求。     

测温仪低温段的温度分辨力和测温灵敏度及对测温精度的影响

简要介绍了一种利用半导体发光器件作辅助测量光源、以InGaAs光电二极管作光电转换器件实现的发射率和温度测量仪（工作波长1．5μm、测温范围400℃至1100℃）,着重讨论了该仪器低温段的温度分辨力受被测温度、波长带宽、A／D转换电路的设计、探测器的灵敏元尺寸以及测温灵敏度等的影响。得到如下结论：（1）温度越低,则温度分辨力就越低、进而仪器的测温精度也越低。因此只要400℃时的温度分辨力符合要求,则测温范围内的其它测温点都符合要求;（2）波长带宽越窄,则仪器的温度分辨力越低、相应的测温精度也就越低。反之,则越高。但波长带宽越宽,则进入探测器的干扰光就越多,从而导致其测温精度也不高。综合考虑这些因素后,仪器选择△λ=20nm作为其工作波长的带宽。采用优化设计的仪器参数、尤其是采用高探测率的InGaAs光电二极管作探测器后,在整个测温范围内的测温精度都不低于0．2％,符合设计要求。     

一种实用化实时测温系统的测温灵敏度

基于基尔霍夫定律,利用半导体激光器InGaAs/I及钽酸锂热释电探测器设计了一种实用化的实时测温系统。基于该系统A/D转换器件的分辨率、V(T)-T曲线的温度灵敏度及其与测温范围间的制约关系,确定了系统应选用16位的芯片为其A/D转换器件;基于该系统的测温精度、V(T)-T曲线的相对温度灵敏度及其与波长间的关系,对其工作波长的优化选择进行了进一步的讨论;基于探头的温度分辨力、A/D转换器件的分辨率以及与V(T)-T曲线的温度灵敏度间的制约关系,对其波长带宽的优化设计进行了进一步的分析,并给出了系统在673K～1473K内的测温灵敏度。对系统进行优化设计后,在测温范围的低温段,其灵敏度不低于0.5K;在测温范围的高温段,则不低于0.1K。在673K～1473K内,其测温不确定度不低于0.3%。     

一种实用化实时测温系统的温度分辨力

基于Kirchhoff定律,利用半导体激光器InGaAs/I及钽酸锂热释电探测器设计了一种实用化的实时测温系统。基于系统温度分辨力的要求,对光学系统的相对孔径及选频放大器的带宽进行了优化设计。结合V(T)～T曲线的温度灵敏度和相对灵敏度变化曲线,重新讨论了系统的工作波长。实验结果表明,采用所选择的激光波长和光学系统的相对孔径及选频放大器的带宽,在实际的测温范围内,系统的温度分辨力和V(T)～T曲线的温度灵敏度均能够满足系统要求。     

光源对测温系统测温精度及测温范围的影响

基于Kirchhoff定律，依照测温系统的激光光源的能量、波长、探测器的灵敏元面积和光学系统的相对孔径与温度分辨力、测温精度及测温范围之间的关系，对采用LiTaO3热释电探测器作光电转换器件的实用化实时测温系统的激光光源进行了优化选择。结果表明，在测温范围400-1200℃内，采用所选择的半导体激光器(LD)作为该实时测温系统的激光光源，其温度分辨力不低于0．4K，测温精度不低于0．3％。     

单波长测温仪低温段的测温精度与波长带宽的优化选择

基于Kirchoff定律,利用半导体发光器件作辅助测量光源、以InGaAs光电二极管作光电转换器件设计了一种能够同时准确测量待测面的发射率和温度的仪器(工作波长1.5um、测温范围400℃至1100℃).在简要介绍这一仪器基本测量原理的基础上,着重讨沦了在不同的波长带宽下环境辐射体的辐射对其测温精度、尤其是对测温范围内低温区的测温精度的影响.理论分析表明:波长带宽太窄时仪器的温度分辨力太低、从而其测温精度也很低;波长带宽太宽时环境辐射体的辐射对仪器的测温精度影响大、从而导致其测温精度也不高,因此仪器的波长带宽应适中选择.综合考虑各种因素,仪器选择△λ=20nm作为其工作波长的带宽.采用优化设计的这一波长带宽后,在其测温范围内、尤其是在测温范围内的低温区,其测温精度小低于0.2%,符合设计要求.     

一种双波长光纤测温系统波长带宽的优化设计

基于Kirchhoff定律，利用钽酸锂热释电探测器设计了一种实用化的双波长、高精度光纤测温系统。简要介绍了该仪器的基本结构及其工作原理．并依照单个探测器的温度分辨率、测温系统中R(T)-T曲线的线性度与温度灵敏度，以及系统的测温误差随波长带宽的变化，在考虑单个探测器的最小响应度和温度分辨率的基础上．对系统工作波长的带宽进行了优化设计。得出了在测温范围400—1300℃内，当系统的工作波长为λ1=2.1μm，λ2=2.3μm时，其工作波长的带宽取20nm较为合适的结论。     

影响实用化实时测温系统测温精度的几个因素

基于Kirchhoff定律，利用半导体激光器及钽酸锂热释电探测器设计了一种实用化的实时测温系统，从待测目标表面的红外辐射特性、待测表面周围的其它辐射体、大气的透射特性以及测温系统本身这四个方面出发，对影响该系统测温精度的因素进行了详尽分析，并提出了提高测温精度的相应措施．实验结果表明，在测温范围673～1473K内，温度测量的不确定度在0．3％以内，符合设计要求。     

反射辐射和探测器本身的辐射对实时测温系统测温精度的影响及其抑制

在介绍一种采用钽酸锂热释电探测器实现的实时测温系统的基础上 ,着重讨论了反射辐射和探测器本身的辐射对该系统测温精度的影响。提出了抑制反射辐射及探测器本身的辐射对测温精度影响的 4条措施 :1)采用水冷遮蔽板并对探测器进行水冷 ;2 )尽可能地使探头正对待测物体表面 ;3)选择合适的仪器工作波长带宽 (Δλ =10nm) ;4 )进行电气补偿。进行了一些必要的分析与讨论 ,得到了采用水冷遮蔽板、将探头尽可能地正对待测面并选用合适的波长带宽可以有效地抑制反射辐射、及对探测器进行水冷并进行电气补偿 ,可有效地抑制探测器本身的辐射的结论。实验表明 ,采取优化措施后 ,在要求的测温范围 4 0 0～ 12 0 0℃内测温精度不低于 0 3% ,符合设计要求     

一种实用化实时测温系统激光光源的最佳选择

基于Kirchhoff定律和测温系统的各主要技术参数(激光光源的能量、波长、探测器的灵敏元面积及光学系统的相对孔径等)与各主要技术指标(温度分辨力、温度灵敏度、相对温度灵敏度及测温精度)之间的关系．对利用激光并采用钽酸锂热释电探测器作光电转换器件的实用化实时测温系统的激光光源进行了优化选择．实验表明，在测温范围400℃-1200℃内，采用所选择的激光器作为该实时测温系统的激光光源，其测温精度均符合设计要求。     

航空发动机涡轮叶片温度测量综述

简要介绍了航空发动机涡轮叶片表面温度的几种主要测量方法,总结了热电偶、晶体、示温漆、荧光、光纤、以及红外辐射、多光谱等测温方法的的测温原理、技术特点和国内外研究现状,并在此基础上对将来涡轮叶片温度测量发展方向进行了展望.     

环境温度对红外测温精度的影响及补偿方法研究

针对在线式红外测温仪的测温精度易受环境温度影响,导致测温误差增大的问题,提出一种基于环境温度的红外测温补偿方法,以减少测温误差.首先根据红外测温原理,搭建了红外测温实验平台,获取了不同环境温度下的测温数据;然后利用最小二乘法原理对提取的测温误差均值进行误差-环境温度的曲线拟合,得到了红外测温补偿模型;最后对其进行了实验验证.实验结果表明,使用该补偿模型对红外测温数据进行补偿,得到的红外测温值与真实目标温度值的最大相对误差为0.29％,说明提出的补偿方法降低了环境温度对红外测温的影响,有效提高了红外测温精度.     

红外测温技术在浮法玻璃温度监控中的应用

介绍红外测温技术在浮法玻璃退火窑玻璃带温度场监控中的应用。设计了在线监控退火窑玻璃带温度系统,并对浮法玻璃退火窑玻璃带测温精度的影响因素及误差进行分析。     

一种可提高红外热像仪测温精度的算法

传统的红外热像仪测温算法具有测温精度低,测得的温度值不是目标物体的真实温度等缺点.从红外热像仪的测温原理入手,重点介绍了产生上述缺点的原因,并分析了黑体标定测温算法的不足之处.在此基础上提出了一种红外热像仪精确测温算法.通过在传统的黑体标定测温算法中引入差值查表标定、测温预处理和真实温度换算等环节,提高了热像仪的测温精...     

实时测温系统中测温精度的提高措施

在介绍一种利用InGaAs/I半导体激光器实现的实时测温系统的基础上,着重从硬、软两方面研究了在该系统中所采取的提高其温度测量精度的若干措施:一是精选探测器、优化设计调制盘并进行选频放大;二是在调制盘与探测器之间置一窄带滤光片;三是采用水冷遮蔽板并进行电气补偿;四是提高系统的采样精度。进行了一些必要的分析和讨论。     

可同时精确测量高温物体发射率及温度的系统(1)

介绍了一种采用0．81μm的激光作为光源,Si-PIN光电二极管作为光接收元件,以8031单片机控制实现的可同时精确测量高温物体发射率及温度的系统。该系统主要由光学发射与接收系统、信号放大与处理系统及显示系统3部分组成。还介绍了该系统的工作原理及基本结构,讨论了其中的技术难点及其相应的解决方案,分析了发射率及温度的标准测量误差及相对误差。对1000℃的铸铁进行测量时,发射率的测量精度σελ≈0．283×10－2,|（σελ／ελ）|≈0．35％;温度的测量精度σT＝0．95K,|σT／T|≈0．075％。