铸造用连续测温仪的设计

论文摘要

温度是确定物质状态的重要参数之一,它不仅反映了物体的冷热程度,而且它的测量与控制在国防、军事、科学实验及工农业生产中具有十分重要的作用。随着工业的不断发展,对温度测量的要求越来越高。而在以往的工业测温中,要么测量精度够,但不能实现连续测温;要么可以实现连续测温,而测量精度却不够。因此,寻找一种即可以实现连续测温,又可以保证精度的测量方法便成为工业测温中的一个重要的研究课题。本文以黑体及红外辐射理论为基础,研究了一种便携式连续测温的新方法。即在测温探头的最前端设置一段黑体耐高温导管,将黑体耐高温导管深入被测到金属液中,与高温源直接接触,消除了烟气和熔渣的干扰。一般黑体耐高温导管可用的耐火料有:金属陶瓷、石墨、碳化硅等。受热发出的黑体辐射在一个密封空间内传递到不与高温源直接接触的红外传感探头,不受背景杂散光和有害气体对测量精度的干扰。探头检测温度后,经测量放大器将温度信号转变成电压信号。电压信号经过A/D转换后变成数字信号传输到单片机MSP430中,单片机通过计算和比对将温度和状态信息显示在LED显示屏上,并可以语音输出。测温仪可以通过RS485实现与上位机通信,实时绘制温度曲线并记录相关信息。这种技术,既克服了非接触式测量精度不高的缺点,也由于替代了传统的铂铑贵重金属,降低了成本,为实现钢水、铁液连续、准确地测温提供了一种新的、有效实用的方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 国内外研究现状和水平
• 1.2.1 接触式测温法
• 1.2.2 非接触式测温法
• 1.3 主要研究内容
• 第2章 连续测温仪的理论基础和总体设计
• 2.1 连续测温仪的理论基础
• 2.1.1 红外辐射源
• 2.1.2 黑体辐射定律
• 2.1.3 实际物体的红外辐射定律
• 2.2 红外测温的方法
• 2.2.1 全辐射测温法
• 2.2.2 亮度测温法
• 2.2.3 双波长测温法
• 2.3 总体设计
• 2.3.1 系统总体设计
• 2.3.2 CPU的选择
• 2.3.3 红外温度传感器的选择
• 2.3.4 数据存储区的规划
• 2.4 本章小结
• 第3章 连续测温仪的硬件设计
• 3.1 黑体空腔测温管的结构设计
• 3.2 放大电路的设计
• 3.2.1 第一级测量放大器
• 3.2.2 第二级放大器
• 3.3 通信模块设计
• 3.3.1 通信方式的选择
• 3.3.2 通信接口总线选择
• 3.3.3 串行通信硬件设计
• 3.4 语音输出功能的实现
• 3.4.1 语音接口芯片ISD2560
• 3.4.2 语音输出硬件设计
• 3.5 按键及显示模块功能设计
• 3.5.1 按键
• 3.5.2 显示器
• 3.5.3 8279键盘显示接口芯片
• 3.6 本章小结
• 第4章 连续测温仪的软件设计
• 4.1 连续测温仪主程序设计
• 4.1.1 键盘控制方式
• 4.1.2 微机控制方式
• 4.1.3 系统初始化
• 4.2 通信模块程序设计
• 4.2.1 通信协议的设定
• 4.2.2 程序设计
• 4.3 红外传感器的非线性校正
• 4.4 语音程序设计
• 4.5 数据存储
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢