远红外测温仪的设计本科毕业设计(编辑修改稿)

远红外测温仪的设计本科毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

27 28 28 28 4 远红外测温仪的软件设计 ....................................................................................... 31 .................................................................................................... 31 31 AT89C51单片机简介 31 AT89C51的最小应用系统设计 .............................................................................. 35 ................................................................................................. 37 本科毕业设计（论文） 目录 VI .................................................................................................................. 37 5 结论 ........................................................................................................................... 39 附录 A 特殊功能寄存器地址表 ................................................................................. 40 附录 B 单片机的源程序 ............................................................................................. 41 参 考 文 献 ................................................................................................................... 42 致 谢 ............................................................................................................................... 43 本科毕业设计（论文） 绪论 1 1 绪论 测量是人类认识事物本质不可缺少的手段，通过对事物的测量能获得定量的概念和发现事物的规律性，而温度是确定物质状态的参数之一，在许多工业中温度信息的获得具有很重要的意义。 温度测量的方法可分为两大类 接触法和非接触法测 温，非接触法测温目前仍以辐射测温为主，而且辐射温度计具有响应速度快和分辨率高等优点。 对于一些波动物体、移动物体、热容量小的物体和腐蚀性较强的物体，在接触法测温不可能实现时，辐射测温法被广泛应用着。 远 红外测温仪是利用 热释电红外温度传感器 接收 经汇聚 、滤光处理 的 远 红外光 从而 产生信号， 并将此信号经过光电转换器转换为电信号， 该 电 信号 被 传到处理电路进行处理并计算出 被测设备 的温度 值。 对于检测目标温度在 27～ 227℃之间的设备而言，其红外辐射能量的波长范围为 5um～ 14um，属于远红外 波段，即使用远红外光来测量设备的温度。 利用此原理 对物体自身红外辐射的测量，便能准确测定它的表面温度， 从而实现对电力设备的监测和控制，保证工业生产的正常运行和设备的有效使用。 远红外测温仪也因此而得名，简言之，就是利用远红外光谱来对设备进行温度的测量。 同时 热释电红外温度传感器 具有 反应速度快、灵敏度高、测量范围广、使用方便 等 特点，尤其非接触式测量使红外温度传感器和以红外传感器为核心的 远 红外测温模块、 远 红外测温仪在工业现场、国防建设、科学研究等领域得以广泛应用。 远 红外测温技术的发展及应用 远 红外测温技术的发展概况 远 红外测温技术在产 品质量监测、设备在线故障诊断、安全保护以及节约能源等方面正发挥着重要作用。 近 20 年来，非接触式 远 红外测温仪在技术上迅速发展，适用范围及市场占有率不断扩大。 远 红外测温技术是一种利用 透镜装置采集远 红外 光谱来 测出设备在使用过程中 的 温度从而掌握其状态，极早发现故障及其原因，并能预报故障 的 发展趋势。 工业领域的应用 是从保证 安全生产到对设备易诊断不断地上升到精密诊断，而且世界各国几乎都是从电力工业部门的应用扩展到其他领域的多种应用。 下面就国内、外的发展 状况和发展趋势分别 加以说明。 １．国外的发展概况 20 世纪 60 年代以后 ，计算机和电子技术的飞跃发展促使工业生产现代化和机器设备的大型化、高速化、自动化越来越大，结构越来越复杂，其结果是一旦发生事故，不仅会造成巨大经济损失， 而且 会污染环境，引起灾害， 造成各种社会问题。 因此，人们开始认识到发展故障诊断技术的重要性。 又由于可靠性工程的本科毕业设计（论文） 绪论 2 发展推动了红外诊断技术的发展， 而 远 红外诊断技术的应用其最重要的是从事设备管理和维修的人员，要求 他们 对这项技术的重要性有更深的理解， 远 红外测温的 目的 是掌握设备在运行过程中的 工作 状态 和运行温度 ，确定其整体或局部工作是否正常，及早发现故障 ，并对其原因、部位、 危险程度等进行判断，预报故障的发展趋势，并做 出 相应的 决策。 远 红外测温 仪 和诊断技术除 应用 在电力部门外，在其他民用领域 也 有多种应用。 ２．国内的发展概况 我国 远 红外测温技术的发展 和设备诊断技术 的 发展息息相关。 从 1979年开始，对于设备诊断技术，从维修体制改革着眼、探求设备寿命周期费用的经济性来研究这个问题。 1985 年 1 月，原国家经委委托中国设备管理协会召开设备诊断技术应用推广会，全国各方面均有代表参加，交流经验和论文，广泛介绍国内外工作现状，使大家开拓了视野，提高了认识，为今后在全国大力推行设备诊断和 远 红外测温 技术，改进设备管理体制，打下了良好的基础。 20世纪 70 年代以后，军事远 红外技术又逐渐向民用方面转化，红外加热和干燥技术广泛应用于工业、农业、医学、交通等各个行业。 远 红外测温 仪 、 远 红外检测技术的采用，使得测量精度、产品质量、工作效率及自动化程度大大提高，特别是标志红外技术最新成就的 远红外热成像技术，不仅在军事上具有很重要的作用，而且在民用领域也大有 发展。 在军事方面， 远 红外技术可用于军事目标探测、通信和夜视。 在红外通信方面，用红外辐射作载波，其强度受发送信息的调制，具有更好的方向性。 在民用方面， 远 红外测温技术 广泛用于工业、医学及科学研究等。 首先是对异常热源的检测，用 远 红外测温技术探测异常的热源，就能对事故的发生及时报警。 其次利用 远 红外技术可实现对工业过程进行有效地监视，从而对这些过程进行控制。 利用热源光谱发展起来的 远 红外测温技术及 远 红外加热干燥技术，已经在工农业的很多方面得到应用。 远 红外测温在电力设备中的应用 远 红外测温仪 在诸 多 领域的 应用 中 最普通的有： 汽车工业：诊断汽缸和加热／冷却系统。 HVAC：监视空气分层、供／回记录、炉体性能。 电气：检查有故障的变压器、电气面板和接头。 食品：扫描 管理、服务及贮存温度。 远 红外测温仪主要应用在高压电力设备运行时温度的测量上，这种测量对电力设备本身的安全，经济运行和使用寿命都有着重要意义。 电力设备和其它任何设备一样，都具有一定的温度，处于一定热状态中。 设备在运行中处于何种 发 热状态，直接反映了设备工作是否正常。 由于电流、电压的作用，将产生发热，主要包括电流效应引起的发热 (反映在载流电力设备中 )和电压效应引起的发热 （ 反映电力设备内部损耗的变化 )。 当电力设备发生缺陷或故障时，在缺陷部位的温升本科毕业设计（论文） 绪论 3 将发生明显的变化。 尤以电流效应引起的发热，将可能急剧增加。 在电力系统 的各种电气设备中，导流回路部分存在大量接头、触头或连接件，如果由于某种原因引起导流回路连接故障，就会引起接触电阻增大，当负荷电流通过时，必然导致局部过热，如果电气设备的绝缘部分出现性能劣化或绝缘故障，将会引起绝缘介质损耗增大，在运行电压作用下也会出现过热，还有些电气设备 (如避雷器和交流输电线路绝缘瓷瓶 )因故障而改变电压分布状况或增大泄漏电流，同样会导致设备运行中出现温度分布异常。 这些温度或热状态 下，其发出的红外光谱属于远红外光区，这就为远 红外测温技术在电力设备中的应用提供了充分的特征参数。 电力设备运行过程中 温度过高，轻则损坏设备和系统，重则酿成重大事故，因此为使电力设备处于最佳运行状态，对其温度的测量是十分必要的，过去由于高压的隔离问题，使直接测量不能很好的解决，采用 远 红外测温系统可以实行远距离的遥测， 对关键电气设备连接点测温，作好每日温度测量记录，根据接处 的 情况和温度变化决定是否进行检修，这在很大程度上减少了因为电气设备过热而产生的事故的发生。 使问题得到了很好的解决，因此具有良好的发展前景。 远红外测温 仪 的研究意义 及功能实现 自二十世纪九十年代以来，我国电力工业发展迅速，电网规模日益扩大。 电力设备是 电网和变电站的核心设备，它的运行状况直接关系到系统的安全运行。 随着电压等级的提高，电力设备的负荷也越来越大，由于电力设备自身的造价都比较昂贵，因电力设备故障所带来的事故，造成的损失往往也是巨大的。 而设备运 行时 所 发出的红外光谱的波长范围是 5～ 14um，属于远红外光谱，这个波段内的光所对应的物体的温度是介于 0～ 500℃ 之间。 温度不是特别高，对仪器的损坏也不是特别大，因此，设计一种测量更准确，采样波长介于此区间内的非接触式远红外测温仪 来监测电力设备运行状态，及时发现潜在故障，有着充分的必要性。 根据 远 红外测温的基 本定律，阐述 远 红外测温 仪 的工作原理及功能实现：一切温度高于绝对零度的物体都在不停的向周围空间发出红外辐射能量 ，。 设计出光电检测 部分的 具体电路图（电源、放大器、滤波器以及温度补偿等），确定出各部分元件的具体参数，并结合单片机将设备的运行过程中的临界温度写入单片机，再配以终端显示 ,可方便的 对测量结果进行实时监控，从而实现 远 红外测温 仪 的自动化和智能化，最终将电力设备因超温所出现的故障给予解决。 本 设计 所作要求 测温范围 : 27～ 227℃ （ 300～ 500K） ； 响应 波长 : 8um～ 14um； 本科毕业设计（论文） 绪论 4 响应时间 ： 500ms； A/D 转换 :8 位的 ADC0809 芯片 ； 工作环境温度 范围 :0～ 50℃ ； 相对湿度 ： 30 ℃ 时 10―95% ； 测量 精度 ： 23 ℃ 时 177。 1% ； 温度分辨率 :℃ ； 电源 电压 :+9V； 微处理器 :AT89C51； 发射率 :(可调 ),激光瞄准。 本设计所作的工作 首先， 介绍远红外测温技术的 相关理论知识 ， 从与几种红外测温仪的比较中得出远红外测温仪的优点 和缺点 ，以便对远红外测温有比较清晰的认识。 其次，对远红外测温电路的硬件设计，本设计分别从红外传感器、串联稳压电源、同相放大器、低通滤波 器和温度补偿 部分共 五个 部分分别进行方案选择、参数计算、并 给出了各模块的电路图以便更好的理解。 再次，对远红外测温仪的 A/D 转换进行详细的 说明 ，并进行了软件模块的 设计 ， 从单片机的选择到其功能的介绍、接口电路的分析、系统总的流程图并给出了源程序。 总之，整个设计分别从硬件和软件两个方面进行了详细的分析，思路清晰，方案正确，并最终得出了总的电路图 ，有很好的现实意义。 本科毕业设计（论文） 远红外测温原理。