红外温差测量系统的研制

摘要

本文所研究的红外温差测量系统采用红外测温传感器碲镉汞(HgCdTe)来实现。整个系统分为硬件和软件两部分实现。针对红外传感器接收能量较小，而噪声很大的特点，采取了交流调制来抑制系统的噪声，并且选取了合适的前置放大电路。放大信号通过模/数转换采入计算机。软件系统采用高级语言Visual C++ 6.0来实现。为了从噪声中提取有用信号，处理中使用了数字滤波器对采样信号进行了处理。在具体编写时采用了多线程来实现，最后实现了温度信号的动态采集、处理及显示。 激光脉冲法的原理性误差主要包括热损失效应和有限脉宽效应。针对这些因素，选取了合理的修正模型进行了修正。通过对纯铁和不锈钢标准试样进行标定测试，对整个测试系统的准确性、重复性和可靠性做出客观的评估。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题背景和意义

1.2 理论基础

1.2.1热导率及热扩散率物理意义

1.2.2热导率及热扩散率测量方法

1.2.3红外非接触温度测量理论基础

1.3国内外研究现状

1.3.1红外温度测量研究现状

1.3.2热导率测量研究现状

1.4本课题的主要研究内容

第2章系统总体方案及硬件设计

2.1总体方案设计及技术指标

2.1.1总体方案设计

2.1.2技术指标

2.2外探测器的选择

2.2.1外探测器的分类

2.2.2红外探测器主要参数

2.2.3外探测器噪声特性

2.2.4热电致冷型HgCdTe外探测器的选用

2.3探测器光路设计

2.4信号调制

2.5探测器致冷、恒温电路

2.6前置放大电路

2.7温度补偿电路

2.8模/数转换电路

2.9本章小结

第3章系统软件设计

3.1微弱信号检测中的模拟锁相放大器

3.1.1模拟锁相放大器原理

3.1.2模拟锁相放大滤波器的实现

3.2数字滤波器设计

3.2.1数字滤波器分类及设计方法

3.2.2 FIR数字滤波器设计

3.2.3数据处理流程

3.3数据的平滑

3.3.1数据平滑的几种方法

3.3.2递推滑动滤波

3.4软件的实现

3.4.1 Visual C++ 6.0编程语言

3.4.2数据处理流程

3.5本章小结

第4章红外辐射温度计标定技术研究

4.1多点标定法

4.1.1标定方法

4.2标定装置的设计

4.3面源黑体炉的设计

4.3.1标定间的设计

4.4标定数据

4.4.1标定步骤

4.5本章小结

第5章误差分析及实验结果

5.1测温系统误差来源分析

5.1.1不确定性分析

5.1.2设计误差

5.2热导率实际测量数据分析

5.3激光脉冲法误差分析

5.3.1热损失效应的修正

5.3.2有限脉宽效应的修正

5.4标准试样的测试结果

5.5本章小结

结论

参考文献

附录

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致谢