50000字论文范文基于单片机的扫描辐射温度计分析
论文类型：论文范文
论文字数：50000字
论点：测温,辐射,温度计
论文概述：
STC12C5A16S2 单片机与以往普通的 51 系列单片机相比具有容量大，速度快，需要添加的外围模块很少，能够满足该动态辐射扫描温度计的精度与速度的要求。
论文正文：
第一章简介
1.1课题背景
受常州鹿城传感器有限公司委托，哈尔滨工业大学电气研究所自动测试与过程控制系统研究所承担了研制动态辐射扫描温度计的任务。温度是一个重要参数。任何材料状态都不能与温度属性分开。温度代表物体的特征。温度可以反映物质状态的信息。无论是工农业生产、国防工业建设、国家基础设施建设还是航空航天空领域，都涉及温度测量。哈尔滨工业大学电气研究所自动测试与过程控制系统研究所从事温度测量研究多年，积累了大量的温度测量经验，在国家项目和国家科技项目[1]中发挥了重要作用。
红外辐射测温具有传统测温无可比拟的优势，具有精度高、响应速度快、稳定性好等一系列特点，受到广大用户的青睐。现在让我们介绍红外辐射测温的优点。首先，辐射测温法具有非接触的特点，将操作人员从现场测量中解放出来，对于高温、高压、高腐蚀、高辐射等恶劣环境具有重要意义。其次，不与被测物体接触不会干扰被测温度场，这可以使测量更加准确。第三，如果温度过高，接触测量会对测量装置的材料提出很高的要求，而非接触测量不需要考虑这一点。所有这些优点使得红外辐射测温技术在国家生产建设、国防和航空空航天领域得到广泛应用，具有广阔的市场价值。基于STC12C5A16S2微控制器开发的动态扫描温度计与传统红外辐射温度计相比，具有对线性目标进行动态测量的优势，而传统红外辐射温度计在以前的红外辐射温度计中是不具备这种优势的。动态扫描温度计可以实时显示线性目标的动态温度。基于STC12C5A16S2单片机的动态辐射扫描温度计产品具有多点温度测量功能，可以测量线性目标的动态温度，这是传统温度计无法比拟的。因此，它应该受到越来越多的关注。
1.2国内外研究现状
近年来，人们开发了各种使用不同探测器的辐射温度计，最初以隐丝型为代表，后来以光电型为主流趋势。早在19世纪30年代，隐丝法就已经出现并仍在使用。隐藏灯丝原理是，当目标和灯丝的亮度基本相同时，它们会混合在一起，目标温度可以通过测量灯丝温度[2]来知道。光电高温计自20世纪60年代中期就出现了。光电高温计测量目标精度高，不需要直接参与。20世纪70年代初，以硅光电二极管为代表的探测器出现了。这种探测器的出现给高温计的发展带来了很宽的空范围。一批精度高、灵敏度好、响应速度快、稳定性好的高温计相继问世。所有这些特性使它们非常适合在温度测量领域的应用。特别是光电二极管的出现无疑实现了辐射温度测量领域的重大飞跃。
20世纪末，我国的一个研究所开发了两种比色温度计。虽然两种温度计都能满足合同要求的性能指标，但仍存在体积大、不灵活、结构复杂等不足。这些不利因素限制了这两种高温计的推广应用。为了克服这些不利因素，该研究所开发了一种新的高温计，并随后开发了一种新的比色温度计。这种温度计使用调制盘来划分两种波长的光，并使用插值来获得目标温度。近年来，随着微处理器和微控制器的升级，高温计对数据处理的压力越来越小，速度更快，精度更高。微控制器和微处理器的杰出代表是现场可编程门阵列和数字信号处理器。我相信这些微处理器能把辐射温度测量领域的高温计发展到一个新的高度。虽然在电子、材料、加工和半导体领域取得了可喜的成就，随着这些领域的快速发展，辐射测温领域也取得了长足的进步，但与发达国家相比，我国的高温计仍有一定的差距。除了上面介绍的辐射温度测量信息，国外在这一领域也有一些新技术。以雷泰克和皇家学院为例。这两个研究单位长期采用和应用光纤传感技术，达到温度测量的目的。这种高温计寿命更长，稳定性更好，[3-7]。
1.3辐射温度测量原理
在人类使用的温度测量仪器中，接触式测量仪器无疑是最早的，如用于测量患者体温的温度计。随着生产力的发展，这些直接测量方法越来越不充分。当人们想去一些恶劣的环境，如高温、高压、高腐蚀、高辐射、有毒的环境时，在这样一个不能被人们直接涉及的环境中，使用直接测量方案是不合适的，在迫切需要新的测量方法的情况下，红外辐射温度计应运而生。如果你想了解一些关于辐射测温的知识，你必须先了解这个领域的一些基本知识。理解黑体、灰体、辐射功率和单色辐射的概念很重要。现在让我们首先介绍黑体。一束光击中一个物体，光将被完全吸收，没有任何反射、散射或折射的光。这个物体是黑体。黑体发射率定义为1；然而，当一束光击中一个物体时，这个物体不会吸收所有的光，它会吸收一些光并反射一些光。这个物体的发射率在0到1之间，并且是固定的。这个物体的发射率不会随着照射到物体上的光的波长而改变。这个物体叫做灰色物体。
1.4主要研究内容...................13-15
第二章辐射温度计总体设计方案...................15-22
2.1动态扫描温度计技术指标...................15[/溴/] 2.2扫描温度计发展重点和难点总体规划...................15-16
2.3...................16-21
2.3.1影响测量精度的因素...................16-17[/溴/] 2.3.2消除干扰的影响...................17-20
2.3.3定位...................20
对于目标2.3.4的开始和结束，确保温度计能够满足工业要求。...................20
2.3.5便携式温度计...................20
2.3.6温度计的稳定性和可维护性...................20-21 [/BR/] 2.4本章概述...................21-22
第三章动态扫描温度计硬件设计...................22-32
3.1光学系统的设计...................22[/比尔/] 3.2前置放大器的设计...................22-25 [/BR/] 3.2.1次级放大器的设计...................22-23
3.2.2红外探测器的选择...................23-25 [/BR/] 3.3数据处理电路的设计...................25-31 [/BR/] 3.3.1单片机的选择...................26
3.3.2新型51单片机...................26-27 [/BR/] 3.3.3液晶芯片的选择...................27-28
3.3.4光电对管选择...................28 [/BR/] 3.3.5通信芯片选择...................28-30 [/BR/] 3.3.6电源选择...................30-31[/br/ ] 3.4本章概述...................31-32
第4章扫描辐射温度计的软件设计和校准...................32-44
4.1软件设计...................32-37
4.1.1项目的整个过程...................32-34
4.1.2广告数据采集流程...................34-35
4.1.3电脑数据处理流程...................35-36
4.1.4发射率测定流程...................36-37
4.2软件调试中遇到的问题...................37-39
4.3本主题的校准技术...................39-40
4.4数据处理...................40-43
4.5本章概述...................43-44
第5章实验结果和误差分析...................44-49
5.1实验结果...................44
5.2实验误差分析...................44-48
5.2.1系统错误...................45-47
5.2.2人为错误...................47
5.2.3随机误差...................47-48
5.3本章概述...................48-49
结论
STC12C5A16S2单片机与以前的普通51系列单片机相比，容量大，速度快，只需增加少量外围模块，即可满足动态辐射扫描温度计的精度和速度要求。MAX232芯片用于与上位机通信，采用矩阵键盘。键盘的功能包括发射率设置、扫描频率设置、扫描测量、复位、与上位机通信、瞄准等功能。键盘的数量和功能可以满足整个学科的需要。液晶屏采用12864-k1液晶显示屏，界面美观，能很好地显示动态扫描曲线。单片机驱动电机转动，转动固定在电机上的扫描镜，实现被测线性目标的温度扫描。同步信号由固定在电机圆盘上的两个光电对管提供。当圆盘上的孔的位置转到光电对管的位置时，开始或结束的同步信号将提供给单片机。单片机控制与继电器相连的激光器实现被测目标的目标。前置放大器电路板由双色检波器、前置放大器芯片AD820、反相放大器OP07和四组继电器组成。双色检测器将光谱转换成模拟电流，前置放大器AD820将模拟电流信号转换放大成模拟电压信号，反相放大器OP07将模拟电压信号发送给单片机进行反相或反相放大处理。单片机将这些数据发送给主机，并以动态曲线的形式反映数据。