基于红外热像技术的高速车削加工温度测量

论文摘要

随着红外热像仪越来越广泛的在军事和民用方面的应用,使用者对其测量方法和可测温度的精度提出了更高的要求。因此探讨影响红外测温精度的因素和减小其测量误差的方法具有非常重要的理论和实践意义。本课题对影响红外测温精度的因素和其减小或避免的方法进行研究,并把其应用在高速车削过程中刀具、切屑温度分布测量中。文章从探讨影响红外测温精度的因素出发,首先对红外测温的基础理论分析,寻找影响红外热像仪测温精度的主要因素。通过创造不同的实验条件,实验不同条件下红外热像仪的测温精度,并对影响程度将做一个量化的衡量。最后总结出一条避免外界因素干扰红外热像仪测温精度的实验方法。对高速车削加工中使用的刀具在模拟切削加工的环境下进行标定,寻找大气、背景等因素对其标定过程的影响程度。根据上述结果,设计相应的加工条件,精确测量加工过程中刀具的温度分布。本文得到的结论是:使用红外热像仪测量小视场比例、高发射率物体可有效的减少外界环境等因素对测量结果的影响。在自然环境中金属的发射率受其自身温度和周围环境平均发射率的影响。通过红外辐射测温,可以获得刀具的温度场分布。在不同的车削参数下,获得刀具、工件不同的温度场分布特点。本文营造不同的实验环境对红外热像仪的测温精度进行了探讨,精确标定了YT15焊接刀片发射率,分析了影响高反光金属表面发射率标定的因素,这些为本文的创新性工作。本文的研究成果为使用红外热像仪对切削过程中温度的测量提供了可行的技术路线。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 主要符号表
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题研究背景及意义
• 1.2 国内外相关研究现状
• 1.3 本论文研究的主要内容
• 第二章 红外热像仪工作的基本原理
• 2.1 红外热像仪测温的基本理论
• 2.2 红外热像仪的构成
• 2.3 红外热像仪的基本性能数
• 2.4 红外热像仪的操作规范
• 2.5 本章小结
• 第三章 红外热像仪的测温误差分析
• 3.1 红外热像仪测温误差理论
• 3.2 被测目标辐射对红外热像仪测温精度的影响
• 3.2.1 红外测温装置设计
• 3.2.2 实验准备
• 3.2.3 实验步骤
• 3.2.4 实验结果分析
• 3.3 被测目标所占视场比例对红外测温精度的影响
• 3.4 测温角度对红外热像仪测温误差的影响
• 3.5 高温背景对热像仪测温精度的影响
• 3.6 本章小结
• 第四章 YT15 硬质合金刀片表面发射率标定
• 4.1 发射率标定实验装置设计
• 4.2 YT15 刀片发射率标定实验
• 4.2.1 刀片标准波段发射率标定实验
• 4.2.2 背景辐射对发射率标定的影响
• 4.2.3 环境对发射率标定的影响
• 4.3 本章小结
• 第五章 高速车削过程中的温度测量
• 5.1 实验设计
• 5.1.1 实验条件
• 5.1.2 实验装置
• 5.1.3 实验参数选择
• 5.2 实验步骤
• 5.2.1 红外热像仪测温精度验证
• 5.2.2 高速车削过程中前刀面温度测量
• 5.3 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢