專利名稱：動(dòng)態(tài)輻射測(cè)溫技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種輻射測(cè)溫技術(shù)。
溫度是人類生活、生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域需要知道的一個(gè)重要參數(shù)，因此，測(cè)量溫度受到科技術(shù)界和產(chǎn)業(yè)部門極大的重視。測(cè)量溫度的方法大致分為接觸和無(wú)接觸兩類。無(wú)接觸測(cè)溫以普朗克輻射理論為基礎(chǔ)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)自至航天航空等高技術(shù)領(lǐng)域。由于受到被測(cè)體發(fā)射系數(shù)，光路上介質(zhì)散射、吸收，環(huán)境條件(溫度、濕度等)變化對(duì)主機(jī)及傳輸光纖的影響，致使輻射測(cè)溫精度差，很難測(cè)到輻射體表面的真實(shí)溫度，成為當(dāng)前輻射測(cè)溫的難點(diǎn)和科技界主攻的方向。
為了測(cè)到真溫，目前采用方法有兩種(1)工業(yè)上常用的亮度溫度或比色溫度儀，在測(cè)溫前，根據(jù)被測(cè)對(duì)象，預(yù)先設(shè)置發(fā)射系數(shù)或發(fā)射系數(shù)坡度。這種方法的缺點(diǎn)很多，發(fā)射系數(shù)不僅和材料有關(guān)，還和被測(cè)體溫度以及表面狀況都有關(guān)，又未計(jì)及光路介質(zhì)對(duì)測(cè)量精度的影響。(2)采用多色(多于兩色)測(cè)溫，加了一個(gè)發(fā)射系數(shù)隨波長(zhǎng)變化的關(guān)系式，(孫曉剛等，多光譜輻射測(cè)溫理論綜述，計(jì)量學(xué)報(bào)，第23卷，第4期，P248～250，2002年10月)。這種假定能夠滿足某些特定場(chǎng)合，缺乏普遍意義。實(shí)際情況非常復(fù)雜，不可能有一個(gè)公式適應(yīng)所有情況下發(fā)射率與波長(zhǎng)的關(guān)系。這樣處理同樣也沒有考慮光路介質(zhì)等因素的影響。
本發(fā)明針對(duì)上述缺點(diǎn)，提出了動(dòng)態(tài)輻射測(cè)溫技術(shù)。
本發(fā)明不同于過(guò)去靠一次測(cè)量的信號(hào)或多次測(cè)量信號(hào)的平均值決定溫度的方法，提出用多波長(zhǎng)(多于兩色)連續(xù)測(cè)量溫度，得到多組隨時(shí)間變化的數(shù)字信號(hào)系列，通過(guò)這些信號(hào)處理確定被測(cè)體真溫。這種測(cè)量方法我們叫做動(dòng)態(tài)輻射測(cè)溫。利用計(jì)算機(jī)處理信號(hào)的強(qiáng)大功能，從而為提高測(cè)溫精度開創(chuàng)了新局面。為了實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)測(cè)溫技術(shù)，我們具體做了下面兩項(xiàng)工作。
第一，分析了影響測(cè)溫精度的諸因素。除了被測(cè)體的發(fā)射系數(shù)外，光路中介質(zhì)的吸收、散射，光纖的損耗，環(huán)境溫度、濕度、應(yīng)力變化(對(duì)主機(jī)、傳輸光纖的影響)都對(duì)測(cè)溫精度產(chǎn)生影響。我們提出用有效光電轉(zhuǎn)換因子這個(gè)參數(shù)描述影響測(cè)溫精度的全部因素，便于統(tǒng)一處理。
第二，引進(jìn)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，包括各種濾波，時(shí)頻分析等，通過(guò)分析、比較、濾波等處理，達(dá)到消除有效光電轉(zhuǎn)換因子，分離出只與真溫有關(guān)的數(shù)據(jù)，從而測(cè)到被測(cè)體的真溫。
附

圖1動(dòng)態(tài)輻射測(cè)溫示意圖附圖1說(shuō)明1-被測(cè)輻射體，2-光學(xué)鏡頭或?qū)Ч獍簦?-單芯長(zhǎng)光纖，4-分色裝置，5-光電器件，6-模擬處理電路及A/D轉(zhuǎn)換，7-PC機(jī)，8-終端。
在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫時(shí)，溫度儀的光學(xué)鏡頭或?qū)Ч獍?2)對(duì)準(zhǔn)被測(cè)輻射體(1)。輻射體(1)發(fā)射系數(shù)通常不為1，且與波長(zhǎng)、它的溫度及表面狀況有關(guān)。輻射體(1)與光學(xué)鏡頭或?qū)Ч獍?2)之間的光路上，常出現(xiàn)水蒸汽、煙霧、粉塵等介質(zhì)。光學(xué)鏡頭或?qū)Ч獍?2)采聚輻射體(1)的光信號(hào)經(jīng)光纖(3)傳至分色裝置(4)。有些工作在環(huán)境不太惡劣的溫度儀可以省去光纖(3)，通過(guò)光學(xué)鏡頭或?qū)Ч獍?2)的光信號(hào)直接射到分色裝置(4)上。分色裝置(4)可以是多根分叉光纖與干涉濾色片組成的系統(tǒng)或由光柵與棱鏡組成。分色裝置(4)的出射光經(jīng)光電器件(5)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。光電器件(5)是單個(gè)光電器件或內(nèi)調(diào)制光電管，或者是光敏線列或內(nèi)調(diào)制光敏線列或者是光電陣列。由光電器件(5)輸出的電信號(hào)經(jīng)模擬電路及A-D轉(zhuǎn)換(6)處理，然后將數(shù)字信號(hào)送入PC，最后在終端(8)顯示溫度和輸出信號(hào)。
本發(fā)明的原理是在普朗克公式和維思公式的基礎(chǔ)上進(jìn)行了拓寬和實(shí)用化，能更好地解決實(shí)際測(cè)溫問(wèn)題。
本發(fā)明與現(xiàn)有輻射測(cè)溫技術(shù)比較，具有如下優(yōu)點(diǎn)1、把測(cè)溫現(xiàn)場(chǎng)與標(biāo)定條件的偏離統(tǒng)統(tǒng)歸結(jié)于有效光電轉(zhuǎn)化因子的變化，進(jìn)行統(tǒng)一處理，符合生產(chǎn)實(shí)際，使得輻射溫度儀適應(yīng)的能力大大提高，有利于該溫度儀推廣應(yīng)用。
2、采用動(dòng)態(tài)輻射測(cè)溫技術(shù)，解決了輻射測(cè)溫長(zhǎng)期以來(lái)難以測(cè)到真實(shí)溫度的局面。
權(quán)利要求
1.一種動(dòng)態(tài)輻射測(cè)溫技術(shù)，用多波長(zhǎng)連續(xù)測(cè)量的系列數(shù)據(jù)計(jì)算溫度，以有效光電轉(zhuǎn)換因子描述影響測(cè)溫精度的諸因素，引進(jìn)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，達(dá)到在復(fù)雜條件下測(cè)出被測(cè)體的真實(shí)溫度。
2.權(quán)利要求1所說(shuō)的測(cè)溫技術(shù)，其特征在于用多波長(zhǎng)連續(xù)測(cè)量多組數(shù)字信號(hào)系列來(lái)確定被測(cè)體的溫度，將時(shí)間這個(gè)參數(shù)引進(jìn)測(cè)量之中。
3.權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所說(shuō)的測(cè)溫技術(shù)，其特征在于有效光電轉(zhuǎn)換因子既包括被測(cè)體的發(fā)射系數(shù)，也包括光路介質(zhì)吸收和散射，傳輸光纖的損耗，環(huán)境溫度和濕度對(duì)光纖以及主機(jī)的影響。它概括了影響測(cè)溫精度的所有因素，便于統(tǒng)一消除和處理。
4.權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所說(shuō)的測(cè)溫技術(shù)，其特征在于引進(jìn)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，包括各種濾波和時(shí)頻分析，達(dá)到濾去有效光電轉(zhuǎn)換因子，求得被測(cè)體真溫的目的。
全文摘要
本發(fā)明是提出了一種動(dòng)態(tài)輻射測(cè)溫技術(shù)，通過(guò)用有效光電轉(zhuǎn)換因子描述影響輻射測(cè)溫諸因素，用動(dòng)態(tài)測(cè)量消除有效光電轉(zhuǎn)換因子，可以在復(fù)雜條件下測(cè)到被測(cè)體的真實(shí)溫度。
文檔編號(hào)G01J5/10GK1712915SQ20041001332
公開日2005年12月28日 申請(qǐng)日期2004年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月21日
發(fā)明者何民才 申請(qǐng)人:何民才