基于红外测温仪的温度测量系统设计

　　1　引言

　　温度作为热工参数中最重要的一种,关系到工业生产的安全和产品质量,许多场合要求实现实时自动监测和控制。红外测温技术测温范围广,响应速度快,灵敏度、准确度高,应用广泛,能实现远距离和非接触测量。本文基于红外测温仪组建了一个电阻炉温度自动监测系统,通过RS-232串口通信实现了PC机与红外测温仪之间的数据传输,并利用Visual Basic编程平台开发了终端管理软件,实现了温度的实时显示、保存及对历史数据的各项管理。文中所采用的测温系统设计思路可为类似热工参数的测量提供参考。

　　2　红外测温系统的组成及工作原理

　　一切温度高于绝对零度的物体都不停地向周围空间发出红外辐射能,其大小及按波长的分布都与物体表面温度有十分密切的关系。[1]因此,通过测量物体自身的红外辐射能便可准确地测定其表面温度,这就是红外测温的理论基础。

　　典型的红外测温系统由被测对象、红外测温仪、传输线路及接收装置组成。红外测温仪主要由光学系统、红外探测器(分光电和热电两种)、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。[1][2]光学系统将其视场内的被测对象的红外辐射能汇聚,红外探测将其转变为相应的电信号,该信号经过放大器和信号处理电路,经仪器内部的算法和目标发射率校正后转变为被测对象的温度值,最终通过传输线路送达接收处理装置。

　　3　红外测温系统硬件设计

　　本文采用的红外测温系统主要由电阻加热炉、红外测温仪(包括3600ZH红外探头和BODACH显示控制仪表)、数据传输线和计算机组成。3600ZH红外探头获得电阻加热炉的辐射信息(电压信号),电压信号通过传输线路输入BODACH显示控制仪表,在BODACH显示控制仪表内部电压信号被转变为温度值。当计算机向BODACH显示控制仪表发送读温度值请求信号时, BODACH显示控制仪表会做出相应的响应,将当前温度值和传输控制字符通过RS-232总线传输给计算机,予以显示并进行记录。系统结构图如图1所示。

　　3600ZH红外探头的主要技术指标如下:

　　1)距离系数: 2°(40: 1)

　　2)工作波长: 0. 8μm~14. 0μm

　　3)响应时间: 0. 15 s

　　4)测温精度:读数的±1. 0%,±1. 0℃

　　5)测温范围: -40℃~1100℃

　　6)信号输出: 0V~5V

　　7)分辨力: 1. 0℃

　　BODACH显示控制仪表主要技术指标如下:

　　1)分辨力: 0. 1

　　2)输入信号: 0mA~10mA、4mA~20mA、0V~5V、1V~5V

　　3)变送输出: 0mA~10mA、4mA~20mA、0V~5V、1V~5V

　　4)通信输出: