基于比色法的瞬态温度测试装置设计

为解决传统接触式测温中存在的破坏温度场、装置布线不便且需要回收读数等问题,设计了一套瞬态温度测试装置.该装置基于比色测温原理,主要由光学系统、二象限探测器、光电放大电路以及单片机STM32组成.其中利用STM32单片机设计了无线数据传输模块,以保证实验数据的实时传输与测试温度的实时显示,大大削弱了测试环境的影响,提高了装置的易用性.利用该装置在实验室环境中进行了瞬态温度的测试实验,并与红外测温仪进行了实验结果的对比.选择了其中6个时间节点进行了测试结果的分析,结果表明:比色测温装置与红外测温仪的相对误差均小于1.2％,能够满足温度测试的需求.     

激光加工温度场CCD检测中的温度标定

激光加工温度场的检测对实现激光加工智能化有重要的实用价值。根据比色测温原理，提出采用彩色CCD和计算机图像处理相结合检测激光加工温度场的实验方案，研究CCD比色测温的温度标定。采用BF1400和BBR1000型国家标准黑体炉作为温度标定仪器，用WV-CP474型CCD相机在标定温度范围700～1400 ℃时，每隔100 ℃拍摄黑体炉靶面图像。开发了基于VC++的温度场图像处理专用软件，并对CCD拍摄的图像进行处理，建立了温度与比色值的数学关系表达式，并给出了待定系数。结果表明：CCD测温数据与现行标准测温数据之间存在良好的对应关系，进一步发展后，可成为激光加工温度场检测的有效手段。     

红外测温精度的影响因素及补偿方法的研究

为了减少红外测温仪的测量误差,提高红外测温仪的测温精度,分析了距离、发射率和外界环境温度等因素对红外测温仪测温的影响;建立了红外测温实验系统采集测温数据,并对采集到的实验数据进行了分析验证,通过分析验证可得距离因素对红外辐射测温精度有较大的影响,并且存在一定的关系,从而为提高红外测温精度的提供了依据;设计了一套提高红外测温仪测量精度的系统,该系统能够测出被测物与红外测温仪之间的距离,根据测出的结果得到距离补偿公式,然后依据公式得出温度的距离补偿,从而得到物体的实际温度。最后分析可得,红外测温仪的测量精度能够大幅提高。     

大气与环境影响分析的红外比色测温方法

传统的比色测温法通常利用可见光和近红外波段,对距离较近的高温目标具有较高的测量精度,而对距离较远的中低温目标无法精确测量。针对传统比色方法适用局限性,提出考虑大气和环境影响的红外比色测温方法,建立基于中波红外相机的比色测温实验系统。首先使用标准黑体进行中波红外相机和比色系统单波段定标;然后推导加入环境辐射参数的比色测量模型,进而建立新的目标辐射亮度比值与目标温度间的函数关系;最后,进行了实验室内自制灰体目标温度测量实验,验证了提出方法的可行性。实验表明:在实验温度范围内,温度绝对误差和相对误差分别小于4 ℃和6.7%,目标辐射亮度测量精度高于10%,考虑大气与环境影响的比色测温方法可实现中低温目标温度精确测量。     

原子发射双谱线测温常数静态标定实验研究

为了实现恶劣环境下瞬态高温的精确测量,设计了基于原子发射双谱线测温原理的光电测温器。采用高温黑体炉对光电测温器进行特定常数静态标定实验,选用CuⅠ 510.5nm和CuⅠ 521.8nm两条波长间隔小的谱线作为测温时的温标谱线,得到了测温常数A的值为0.1083,B的值为628.387。对标定后的光电测温器进行Cu燃烧温度场温度测试实验,并与计量部门标定过的M5型红外测温仪测量的标准温度进行比较。结果表明,两种方法测得温度的平均相对误差为1.3%。该研究为原子发射双谱线测温法准确测量瞬态高温提供了理论依据。     

倍波长法测温技术的研究

研制出一种新型红外比色测温仪，其主要特点是工作波长λ2=2λ1， 即倍波长关系，与一般比色测温仪相比较，可以减小1%的测量误差，从而提高准确度1%，测温范围600～3000℃，研究了比辐射率问题，利用黑体探头校正比辐射率，可应用于冶金工业中。     

远距离红外测温仪

HCW-ⅢA 型红外测温仪是一种远距离小视场新型测温仪。它采用了变焦距红外光学镜头,配有望远镜同轴瞄准,显著地提高了距离系数,其值为400,优于同类进口产品(日本产 TSS-180型为200,美国产 HSA-201型为300)。采用比色测温法,提高了实际使用测量精度。为适应野外操作方便,寻找出小目标最高温度,设置有数字暂停开关及最高温度自动保     

基于辐射换热理论研究水雾对红外辐射测温仪的影响

从辐射、吸收或散射性参与介质的辐射换热机理出发,通过建立有参与性介质影响时辐射测温问题的物理模型与数学模型,探讨了当高温物体表面被水雾遮盖时,采用单色,比色红外辐射测温仪进行温度测量时所受到的影响.参与性介质影响下辐射测温问题的数学模型主要包括介质辐射换热模型和辐射测温仪模型.模型求解中水雾的辐射特征由Mie散射理论求解,考虑到辐射测温仪的工作特性,采用在波带上积分的方法处理水雾随光谱变化的辐射特性,并采用离散坐标法求解谱带辐射传递方程.研究表明,水雾粒子介质的粒度分布情况及辐射测温仪工作波长是测温体系的两个重要的影响因素.受到水雾介质的衰减作用,单色辐射测温仪的测量值小于真实值,比色测温仪的测量值则随着工作波长的不同可能比真实值偏大,也可能偏小.     

图片介绍

右图是日本传感器公司(J.S.C)的TSS-500系列红外测温仪。它可以自动调零,适于连续测温,交直流通用。测温范围是-50℃～600℃(1000℃);可测移动和旋转物体在测温和加热过程中的表面温度。此外该公司还有温度范围为200～1000℃(2000℃)的TFSS-1型和0～300℃的TSS-18型红外测温仪。     

高温单模喇曼自校准监测系统设计

为了保证油气井高温分布式温度测量的准确度,设计了高温单模喇曼自校准监测系统,分别介绍了系统中分布式喇曼测温系统、光纤光栅温度校准系统的工作原理,并对系统的测温范围和测温精度进行了800℃的高温监测实验。实验结果表明:在测温距离为0~1 km,温度范围为0~800℃条件下,该系统的温度分辨率为0.1℃,测温精度为±2℃,基本满足高温分布式温度监测要求。