光纤温度传感器在热加工生产中的应用 毕业论文.doc

毕业设计（论文）任务书姓 名 专 业机电一体化班 级 毕业设计（论文）题 目光纤温度传感器在热加工生产中的应用毕业设计（论文）选题的目的与意义 介绍光纤高温传感器的基本原理和光信号的处理原理，光纤温度传感器在热加工生产中的具有响应快、抗电磁干扰、工作温区大、操作方便、可实现多点测量。对于铸造、热处理的工艺和质量控制具有积极的意义。毕业设计（论文）的资料收集情况（含指定参考资料） 传感器的应用光纤温度传感器的定义及作用。 热加工生产中所需要的有关条件和特性。 总结光纤温度传感器在热加工生产中的应用。毕业设计（论文）工作进度计划 2011年11月22日开始，确定论述目标，简介论述目的，参考搜集材料简要说明论述中心思想，进行实际调查情况。2012年1月之前找出论点，进行理论和分析，到2012年3月写出论文。接受任务日期 2011年 11月 20日要求完成日期 2012年 3月 10日学 生签名： 2012年 3月 10日指导教师签名：年 月 日 系（分院）主任（院长）签名：年 月 日光纤温度传感器在热加工生产中的应用 摘要:介绍光纤高温传感器的基本原理和光信号的处理原理，分析其在热加工过程中的侧试方法关键词:光纤温度传感器;黑体腔;热加工;光纤连接器前言 光纤高温传感器可以大范围的测定热加工过程的温度，测温范围从室温到1800%，在800以上，灵敏度优于1，在1000以上，可分辨温度优于0.1c ，具有高温优越性。而且响应快、抗电磁干扰、工作温区大、操作方便、可实现多点测量。对于铸造、热处理的工艺和质量控制具有积极的意义。一 、理论基础。 光纤温度传感器系统包括端部掺杂质的高温蓝宝石单晶光纤探头、y型石英光束高亮发光二极管(led)及驱动电路、光电探测器、荧光信号处理系统和辐射信号处理系统。在高 温 区 (400以上)，光纤温度传感器基于光纤被加热要引起热辐射的原理工作。热辐射效应光强调制型光纤温度传感器属于被动式光强调制，它不需要外加光源，而直接由蓝宝石光纤制成的黑体腔收集热辐射，然后通过传输光纤送到光电二极管探测并进行数理。热辐射的强度和波长是温度的函数。采用带黑体腔的高温单晶蓝宝石(a-aiz03)光纤(其熔点温度为205090 )，当黑体腔与待测温度区热平衡时，黑体腔就按荧光寿命得到所测温度值由于 光 纤 给出的输出光强是非线性的指数信号，这种非线性关系，在温度数字化测量中，加进线性化装置进行线性补偿。这里选用模拟线性化，采用折线逼近方案，即用连续有限折线代替曲线的直线化方式。其特点是技术简单，精度取决于折线段的多少。光纤温度传感器系统包括端部掺杂质的高温蓝宝石单晶光纤探头、y型石英光纤传导束、超高亮发光二极管(led)及驱动电路、光电探测器、荧光信号处理系统和辐射信号处理系统。二、测试方法。 熔炼过程中的探头设置在熔炼过程中，金属液体始终处于流动状态;可以认为在这个温度场中，金属液体各处的温度基本一致。将探头放置于溶液表面下10cm左右处，通过热辐射测出溶液温度在热处理加热炉系统中的探头设置在加 热 炉中，被处理的工件与炉壁进行热交换。凝固过程中的温度测量铸件在凝固过程中，它的内温度场为不稳定温度场。在铸件截面上某一点，不同时刻，温度是不同的;在同一瞬间，铸件截面上各点的温度也不同。其温度场是坐标(x,y,z)和时间的函数t= (二 ， ， :， )为了 测 出 铸件在凝固过程的温度场，研究温度场等温面的变化，进一步进行仿真模拟，提高产品质量和成品率，有必要对凝固过程进行多点测量。光纤温度传感器能够快速响应温度变化，测量精度高，可以准确的反映温度场的情况。在测量中，将探头安置于所测点，通过微机来观察和描绘温度场。在高温区(400以上)，光纤温度传感器基于光纤被加热要引起热辐射的原理工作。热辐射效应光强调制型光纤温度传感器属于被动式光强调制，它不需要外加光源，而直接由蓝宝石光纤制成的黑体腔收集热辐射，然后通过传输光纤送到光电二极管探测并进行数据处理。热辐射的强度和波长是温度的函数。采用带黑体腔的高温单晶蓝宝石(al2o3)光纤(其熔点温度为2050)，当黑体腔与待测温度区热平衡时，黑体腔就按照黑体辐射定理发射与待测温度t相对应的电磁辐射。三、光纤连接。 为了使光通道的可拆性成为可能，便于多点测量，为测试提供便利的测试接口，同时尽可能的降低连接过程中的光损耗，在光纤接口处采用可以拔插的光纤连接器，实现从光源到光纤、光纤到光纤以及光纤到探测器之间的光祸合。考虑到在热加工环境下使用，光纤连接器必须可靠、坚固耐用、可维修、插人损耗小等因素，采用sc型单芯光纤连接器。这种连接器的法兰盘中有卡簧，接口是矩形结构，在插人中很容易对准，适宜于高密度安装，提高了操作性、损耗的稳定性以及封装密度。在连接中还可以采用小v封装连接器sff,使在较小的空间内使用成为可能4 结论在熔 炼 炉 的加热过程中，用铂铭热电偶和光纤高温探头对同一个温区进行测试;在整个温度区域的测试过程中，对比测试结果，光纤高温探头与铂锗热电偶测试结果基本相符。光纤高温传感器的使用寿命长，重复性好，性能价格比高，完全可以在生产中替代铂佬热电偶，目前已经部分应用于生产过程中。光电二极管感应的光辐射信号经过光电转换、信号放大、线性化处理、a/d转换、微机处理后给出待测温度。为了实现多点测量，加入多路开关，通过微机控制，选择所测点将探头安置于炉壁，外接光纤测出工件的加热温度铸件在凝固过程中，它的内温度场为不稳定温度场。在铸件截面上某一点，不同时刻，温度是不同的；在同一瞬间，铸件截面上各点的温度也不同。为了测出铸件在凝固过程的温度场，研究温度场和等温面的变化，进一步进行仿真模拟，提高产品质量和成品率，有必要对凝固过程进行多点测量。光纤温度传感器能够快速响应。 结束语 在熔炼 炉的加热过程中，用铂铭热电偶和光纤高温探头对同一个温区进行测试;在整个温度区域的测试过程中，对比测试结果，光纤高温探头与铂锗热电偶测试结果基本相符。光纤高温传感器的使用寿命长，重复性好，性能价格比高，完全可以在生产中替代铂佬热电偶，目前已经部分应用于生产过程中。参考文献 i安毓英，曾小东.光学传感与测量【m.北京:电子工业出版 社 ，20 01 .202一204 2了沈