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按3·1節(jié)要求,系統(tǒng)的工作波長(zhǎng)越短,則測(cè)量的上限溫度就越高;而按3·2節(jié)要求,系統(tǒng)的工作波長(zhǎng)越長(zhǎng),則測(cè)量較低的高溫時(shí)其溫度分辨率就越高,因此二者之間必然有一個(gè)折衷。一般情況下,進(jìn)入光路中的粉塵、水蒸汽以及其它一些選擇性吸收氣體如二氧化碳等,都會(huì)成為外界干擾而影響到儀器的測(cè)溫精度。圖5給出了在0·6~3·0μm內(nèi)海平面300 m長(zhǎng)度的路徑上大氣的透射光譜曲線[11]。結(jié)合圖5,考慮到前面得出的結(jié)論和PIN硅光電二極管的小可探測(cè)光功率及后面關(guān)于測(cè)溫精度的分析與討論,本文取系統(tǒng)的工作波長(zhǎng)λ1=0·8μm。
順便提及,λ1=0·8μm既符合本儀器的測(cè)溫下限T=600 K處的PIN硅光電二極管的小可探測(cè)光功率要求,又滿足采用16位A/D轉(zhuǎn)換器件時(shí)的二次儀表測(cè)溫靈敏度的要求。進(jìn)一步的研究還表明,它還能使發(fā)射率的測(cè)量精度達(dá)到優(yōu)。
3·4 基于系統(tǒng)抗反射輻射能力的考慮與波長(zhǎng)帶寬的優(yōu)化選擇
探測(cè)器接收到的來(lái)自待測(cè)目標(biāo)方向的紅外輻射,由待測(cè)表面自身的輻射和待測(cè)表面對(duì)周圍環(huán)境輻射的反射這兩部分組成。為討論上的方便,將待測(cè)表面的溫度記為T(mén)0。其輻射出射度可寫(xiě)成
使用前面給出的參數(shù)值,利用式(1)及式(21),在T0=900 K、Ts=800 K的情況下作出的測(cè)溫不確定度隨波長(zhǎng)帶寬的變化曲線,如圖6所示。
由圖6顯見(jiàn),當(dāng)Δλ≤20 nm時(shí),Ts=800 K的背景輻射對(duì)測(cè)溫精度幾乎不產(chǎn)生什么影響(由背景輻射帶來(lái)的測(cè)溫不確定度僅為0·01%)。但當(dāng)Δλ>20nm時(shí),影響漸增。研究還表明,在更高溫度的背景輻射下,產(chǎn)生可觀測(cè)影響的波長(zhǎng)帶寬的起點(diǎn)值變小,且隨著波長(zhǎng)帶寬的增加,這種影響變得更明顯。結(jié)合本節(jié)的分析結(jié)果和探測(cè)器件的小可探測(cè)光功率要求,本文選擇Δλ=20 nm作為系統(tǒng)的波長(zhǎng)帶寬。
3·5 測(cè)量精度
ελ的標(biāo)準(zhǔn)差極大地影響系統(tǒng)的測(cè)溫標(biāo)準(zhǔn)差。由誤差傳遞公式[10],容易導(dǎo)出ελ的標(biāo)準(zhǔn)差
顯見(jiàn),波長(zhǎng)越短,系統(tǒng)的測(cè)溫標(biāo)準(zhǔn)差就越小,這是本儀器采用近紅外波長(zhǎng)作為工作波長(zhǎng)的重要原因之一。使用3·2節(jié)中給出的技術(shù)參數(shù),以45#鋼作為測(cè)量對(duì)象,并取γ1=0·75、β=0·60。在測(cè)量距離約1 m的情況下,所得P1、P2的相對(duì)測(cè)量不確定度的典型值為|ΔP1/P1|≈|ΔP2/P2|≈0·5%。由式(19)、式(20)容易算出σελ≈1·7×10-2;對(duì)900 K的待測(cè)表面而言,計(jì)算可得σT≈1·19 K;σTT≈1·32%,這是比較的。
4 結(jié) 論
本文在研究探頭的溫度分辨率和儀器的相對(duì)溫度靈敏度的基礎(chǔ)上,結(jié)合光路中選擇性吸收氣體吸收影響的抑制以及考慮探測(cè)器的小可探測(cè)光功率,研究了儀器工作波長(zhǎng)與波長(zhǎng)帶寬的選取。得出實(shí)際測(cè)溫系統(tǒng)的波長(zhǎng)及波長(zhǎng)帶寬分別為λ1=0·8μm、Δλ=20 nm時(shí),系統(tǒng)的測(cè)溫精度優(yōu)于0·3%,其測(cè)溫靈敏度也滿足實(shí)際需要,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。
直流號(hào)隔離器 [1] 首先將變送器或儀表的號(hào)，通過(guò)半導(dǎo)體器件調(diào)制變換，然后通過(guò)光感或磁感器件進(jìn)行隔離轉(zhuǎn)換，然后再進(jìn)行解調(diào)變換回隔離前原號(hào)，同時(shí)對(duì)隔離后號(hào)的供電電源進(jìn)行隔離處理。保證變換后的號(hào)、電源、地之間獨(dú)立。
中文名 直流號(hào)隔離器 外文名 Dc signal isolator 類 別 隔離器 功 能 號(hào)、電源、地之間獨(dú)立 中介設(shè)備 光感或磁感器 領(lǐng) 域 工程技術(shù) 學(xué) 科 電力工程
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