智能化光纤传感测温系统的研制
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摘要
本文主要介绍了智能化光纤温度传感器的设计方案，并就该系统的理论基础、智能化传感器的实现方法、硬件和软件设计等做了详细的讨论，同时还阐述了一些虚拟仪器技术原理及应用。
整个传感器系统采用数字化方案，利用智能化传感器的设计实现方法，使得该系统具有存储、修正、输入、显示等功能。在硬件设计中采用了动态增益技术，提高了信号的测量范围，同时采用12位的A/D和D/A转换器，确保有足够的精度保障，而且采用EEPROM存储器存储若干个温度点补偿值，利用多点补偿方法来实现局部或全部范围内的温度修正。软件设计采用结构化程序设计方法，编制了一个微型的操作系统，完成了数据的存储、显示、输入、处理等功能，同时软件中采用了噪声抑制技术、抗干扰技术来提高系统的稳定性。
本文还简单介绍了虚拟仪器技术，并对一个采用虚拟仪器技术实现了的测温系统做了较详细的介绍。
最后是对整个系统的改进的一些想法，而且对于辐射测温的新发展——可同时测量真温及光谱发射率的8波长高温计，做一简单介绍。
The paper introduces a design proposal of intelligent fiber optical thermoraetry, and develops a detailed discuss about the system' s theory ,the realization of intelligent sensor ,the design of system' s hardware and software, in the mean time introduces the virtual instrument system and application.
The whole sensor system uses digital design scheme, using intelligent sensor system makes the system possess more functions. In the hardware design dynamic gaining is used to improving the signal' s measurement range; using 12 bits' A/D and D/A converter renders certain the system' s precision .A eeprom is used to save some temperature' s adjustment value to adjust the local or global temperature. The software' s design uses modular method, and a small operation system is programmed to accomplish the system' s functions . In the software the noise repression method and anti-interaction method are wielded.
The paper also introduces virtual instrument simply, a thermometry system is introduced which uses virtual instrument.
In the end of the paper, an improvement idea is advanced, and an eight-wavelength pyrometer, which is designed by harbin institute of technology, is introduced briefly.
整个传感器系统采用数字化方案，利用智能化传感器的设计实现方法，使得该系统具有存储、修正、输入、显示等功能。在硬件设计中采用了动态增益技术，提高了信号的测量范围，同时采用12位的A/D和D/A转换器，确保有足够的精度保障，而且采用EEPROM存储器存储若干个温度点补偿值，利用多点补偿方法来实现局部或全部范围内的温度修正。软件设计采用结构化程序设计方法，编制了一个微型的操作系统，完成了数据的存储、显示、输入、处理等功能，同时软件中采用了噪声抑制技术、抗干扰技术来提高系统的稳定性。
本文还简单介绍了虚拟仪器技术，并对一个采用虚拟仪器技术实现了的测温系统做了较详细的介绍。
最后是对整个系统的改进的一些想法，而且对于辐射测温的新发展——可同时测量真温及光谱发射率的8波长高温计，做一简单介绍。
The paper introduces a design proposal of intelligent fiber optical thermoraetry, and develops a detailed discuss about the system' s theory ,the realization of intelligent sensor ,the design of system' s hardware and software, in the mean time introduces the virtual instrument system and application.
The whole sensor system uses digital design scheme, using intelligent sensor system makes the system possess more functions. In the hardware design dynamic gaining is used to improving the signal' s measurement range; using 12 bits' A/D and D/A converter renders certain the system' s precision .A eeprom is used to save some temperature' s adjustment value to adjust the local or global temperature. The software' s design uses modular method, and a small operation system is programmed to accomplish the system' s functions . In the software the noise repression method and anti-interaction method are wielded.
The paper also introduces virtual instrument simply, a thermometry system is introduced which uses virtual instrument.
In the end of the paper, an improvement idea is advanced, and an eight-wavelength pyrometer, which is designed by harbin institute of technology, is introduced briefly.
引文
[1]刘君华．智能传感器系统[M]．西安：西安电子科技大学出版社，1999．5—13，197—308
[2]钱浚霞，郑坚立．光电检测技术[M]．北京：机械工业出版社，1993．151—214
[3]安毓英，曾小东．光学传感与测量[M]．北京：电子工业出版社，2001．62—76，198—210
[4]Micbael Barr，于志宏译．C／C++嵌入式系统编程[M]．北京：中国电力出版社，2001．65—89
[5]马忠梅，籍顺心，张凯，马岩．单片机的C语言应用程序设计(修订版)[M]．北京：北京航空航天大学出版社，1999．171—176，201—204，249—255
[6]单成祥．传感器的理论与设计基础及其应用[M]．北京：国防工业出版社，1999．414—445
[7]周书铨．红外辐射测量基础[M]．上海：上海交通大学出版社，1991．1—12，157—180
[8]王福瑞等．单片微机测控系统设计大全[M]．北京：北京航空航天大学出版社．1999，53—116，146—150，180—194，253—260
[9]吴兴惠，王彩君．传感器与信号处理[M]．北京：电子工业出版社，1998．167—171
[10]滕召胜，罗隆福，童调生．智能检测系统与数据融合[M]．北京：机械工业出版社，2000．135—150
[11]编程高手工作室．Visual C++编程高手(Ⅱ)[M]．北京：北京希望电子出版社，2001．7—40
[12]王华，叶爱亮，祁立学，曹凌云．Visual C++编程实例与技巧[M]．北京：机械工业出版社，1999．63—225，362—372，286～311
[13]梁合庆，梁韬．MCS-96系列十六位单片微机实用手册[M]．北京：电子工业出版社，1995，367—384
[14]侯俊杰．深入浅出MFC(第2版使用Visual C++5.0&MFC 4.2)[M]．武汉：华中科技大学出版社，2001．553—568
[15]陈坚，陈涛．利用Visual C++2.0／4.0编制Windows95应用程序[M]．西安：西安电子科技大学出版社，1997．212—253
[16]西安长信高科技公司．点阵字符式液晶显示模块使用手册．1999．
[17]孙晓刚，胡晓光，戴景民，丛大成．可同时测量真温及光谱发射率的8波长高温计[J]．光学学报，2001，27(4)：305—309
[18]林琳．消息驱动在单片机编程中的应用[J]．单片机与嵌入式系统应用，2002(3)：80—82
[19]郝红伟，潘潮．面向对象的编程思想在仪器开发中的应用[J]．单片机与嵌入式系统应用，2002(4)：72—74
[20]张玉强，刘生春．一种基于实时数据采集系统的数据处理方法[J]．计算机自动测量与控制，2001，9(2)：45—46
[21]叶金杰．基于PC总线的计算机自动检测系统[J]，计算机自动测量与控制，2001，9(2)：9—11
[22]危剑辉，颜德田，徐锡林，测试系统的精确定时问题及解决方案[J]．计算机自动测量与控制，2001，9(3)：44—46
[23]许东芹，何志伟．基于虚拟仪器的计算机测试系统面向对象模型的建立[J]．计算机自动测量与控制，2001，9(1)：43—45
[24]阮元．分时操作系统思想在单片机编程中的实现[J]．单片机与嵌入式系统应用，2001(7)：5—8
[25]姜苇，李刚，李宁．Windows95下智能数据采集系统[J]．单片机与嵌入式系统应用，2001(7)：27—31
[26]丛大成，何瑾，戴景民，孙晓刚，褚载祥．基于径向基函数网络多光谱辐射测温技术理论研究[J]．仪器仪表学报，2000，21(5)：481—484
[27]孙晓刚，杨春玲，褚载祥，刘复斌．多光谱测温法的实验研究—发射率模型的自动判别[J]．仪器仪表学报，2001，22(4)：358—360
[28]P.Coppa,Dai Jinmin,G.Ruffino.The Transient Regime of a Multiwavelength Pyrometer[J].International Journal of Thermophysics,1993,14(3):599—607
[29]BURR—BROWN 2001 CD-ROM Catalog
[30]MAXIM 2001产品资料全集
硕士研究生期间发表文章目录
《基于单片机的宽范围高精度光纤传感测温仪的研制》，电子技术应用，2001，12
《高精度光纤传感测温系统的软件设计》，计算机自动测量与控制，2001特刊
[2]钱浚霞，郑坚立．光电检测技术[M]．北京：机械工业出版社，1993．151—214
[3]安毓英，曾小东．光学传感与测量[M]．北京：电子工业出版社，2001．62—76，198—210
[4]Micbael Barr，于志宏译．C／C++嵌入式系统编程[M]．北京：中国电力出版社，2001．65—89
[5]马忠梅，籍顺心，张凯，马岩．单片机的C语言应用程序设计(修订版)[M]．北京：北京航空航天大学出版社，1999．171—176，201—204，249—255
[6]单成祥．传感器的理论与设计基础及其应用[M]．北京：国防工业出版社，1999．414—445
[7]周书铨．红外辐射测量基础[M]．上海：上海交通大学出版社，1991．1—12，157—180
[8]王福瑞等．单片微机测控系统设计大全[M]．北京：北京航空航天大学出版社．1999，53—116，146—150，180—194，253—260
[9]吴兴惠，王彩君．传感器与信号处理[M]．北京：电子工业出版社，1998．167—171
[10]滕召胜，罗隆福，童调生．智能检测系统与数据融合[M]．北京：机械工业出版社，2000．135—150
[11]编程高手工作室．Visual C++编程高手(Ⅱ)[M]．北京：北京希望电子出版社，2001．7—40
[12]王华，叶爱亮，祁立学，曹凌云．Visual C++编程实例与技巧[M]．北京：机械工业出版社，1999．63—225，362—372，286～311
[13]梁合庆，梁韬．MCS-96系列十六位单片微机实用手册[M]．北京：电子工业出版社，1995，367—384
[14]侯俊杰．深入浅出MFC(第2版使用Visual C++5.0&MFC 4.2)[M]．武汉：华中科技大学出版社，2001．553—568
[15]陈坚，陈涛．利用Visual C++2.0／4.0编制Windows95应用程序[M]．西安：西安电子科技大学出版社，1997．212—253
[16]西安长信高科技公司．点阵字符式液晶显示模块使用手册．1999．
[17]孙晓刚，胡晓光，戴景民，丛大成．可同时测量真温及光谱发射率的8波长高温计[J]．光学学报，2001，27(4)：305—309
[18]林琳．消息驱动在单片机编程中的应用[J]．单片机与嵌入式系统应用，2002(3)：80—82
[19]郝红伟，潘潮．面向对象的编程思想在仪器开发中的应用[J]．单片机与嵌入式系统应用，2002(4)：72—74
[20]张玉强，刘生春．一种基于实时数据采集系统的数据处理方法[J]．计算机自动测量与控制，2001，9(2)：45—46
[21]叶金杰．基于PC总线的计算机自动检测系统[J]，计算机自动测量与控制，2001，9(2)：9—11
[22]危剑辉，颜德田，徐锡林，测试系统的精确定时问题及解决方案[J]．计算机自动测量与控制，2001，9(3)：44—46
[23]许东芹，何志伟．基于虚拟仪器的计算机测试系统面向对象模型的建立[J]．计算机自动测量与控制，2001，9(1)：43—45
[24]阮元．分时操作系统思想在单片机编程中的实现[J]．单片机与嵌入式系统应用，2001(7)：5—8
[25]姜苇，李刚，李宁．Windows95下智能数据采集系统[J]．单片机与嵌入式系统应用，2001(7)：27—31
[26]丛大成，何瑾，戴景民，孙晓刚，褚载祥．基于径向基函数网络多光谱辐射测温技术理论研究[J]．仪器仪表学报，2000，21(5)：481—484
[27]孙晓刚，杨春玲，褚载祥，刘复斌．多光谱测温法的实验研究—发射率模型的自动判别[J]．仪器仪表学报，2001，22(4)：358—360
[28]P.Coppa,Dai Jinmin,G.Ruffino.The Transient Regime of a Multiwavelength Pyrometer[J].International Journal of Thermophysics,1993,14(3):599—607
[29]BURR—BROWN 2001 CD-ROM Catalog
[30]MAXIM 2001产品资料全集
硕士研究生期间发表文章目录
《基于单片机的宽范围高精度光纤传感测温仪的研制》，电子技术应用，2001，12
《高精度光纤传感测温系统的软件设计》，计算机自动测量与控制，2001特刊