红外测温技术在汽车扭杆锻造中的应用

　　1　引　言

　　精确测量钢坯的温度,是汽车扭杆锻造生产中保证锻件质量的关键。汽车扭杆锻造是通过中频感应加热的方法,使钢坯温度升高达到锻造的要求,传统的测温方法是依靠技术工人的经验来推断。由于人的离散性较大,其温度的一致性很难保证,普通热电偶测温属于接触式测温方式,热电偶易损坏,无法进行下道工序。采用一次性热电偶测温,成本高,工序复杂,不适合批量生产。采用红外测温方法,利用物体本身的红外辐射,通过光学系统将红外辐射量聚焦到红外感应电子器件上,再通过有关的电子检测系统完成对物体红外辐射能量的测量,再利用相关的数学模型还原成物体的温度达到测量物体温度的目的。红外测温属于非接触式测温方法,弥补了其他测温方法在汽车扭杆锻造生产中测温方法的不足,具有响应速度快,精度高等优点。

　　2　红外测温原理

　　任何物体都产生热辐射,黑体的光谱辐射功率e(λ,T)与绝对温度T之间的关系是由普朗克定律确定的:

　　由此可以建立物体的红外辐射功率与物体表面温度的关系,利用上述数学模型,只要知道物体的红外辐射功率,即可求出物体的温度。

　　3　系统构成

　　汽车扭杆锻造生产中扭杆加温及检测系统框图见图1。

　　中频电源提供中频率的电源给感应线圈,当锻造金属工件置于感应线圈内部时,由于涡流原因,使被锻造工件产生高温,通过红外测温头将被锻造工件辐射的红外能量检测出来,经过处理后送入中央处理单元,再经过修正、比较输出温度值。

　　红外测温头由光学系统及电子系统组成,光学系统将被测物体表面发射的红外辐射能量聚焦到电子检测器上,变成电信号,再由信号调理电路转换为0~5V的电压信号,经12位串行A/D转换电路MAX1247将模拟信号转化为数字信号以便中央处理单元进行信号处理,中央处理单元取得经A/D转换后的温度数字量后,经预先设定的温度补偿值修正后,与预先设定的温度值比较,输出温度显示及有关的声光报警信号。仪器的测量范围为600~1400℃,分辨率要求为±1℃。仪器硬件电气原理图如图2。

　　本系统中央处理单元采用ATMEL公司生产的8位处理器89C52单片机,主要是因为其具有如下特点:

　　的片内FLASH存储器,用于存储应用程序,不必扩展外部存储器;

　　字节的片内RAM,保证了设计功能对数据存储器的需要;

　　个16位的定时器/计数器,满足了定时和计数的需要。本系统中需要在一定的时间间隔内对输入的脉冲进行计数,这里的“时间时隔”和“计数”功能都要由定时器来完成;