跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(34.204.169.230) 您好!臺灣時間:2024/02/28 08:53
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

: 
twitterline
研究生:洪志強
論文名稱:主動調變紅外線放射率量測之研究
論文名稱(外文):Research on an Active Infrared Emissivity Measurement with Modulation Technique
指導教授:沈志雄沈志雄引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立彰化師範大學
系所名稱:機電工程學系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:56
中文關鍵詞:紅外線放射率熱電堆
相關次數:
  • 被引用被引用:1
  • 點閱點閱:1636
  • 評分評分:
  • 下載下載:96
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
溫度是人類生活中極為重要的指標,在醫學上可用於體溫檢驗以預防疾病,在工業上可用於製程溫度檢測,而非接觸式的溫度量測的準確與否又與目標表面一項關鍵特性-放射率有關,放射率量測有許多的技術,一般而言,利用放射率與物體表面對紅外線輻射吸收有關,透過反射率的量測即可量測出放射率。但是這樣的量測多半伴隨著光源穩定性、重覆性以及室溫飄移而產生許多較大的誤差。我們在本研究提出一新穎的主動式放射率量測,利用脈波調制紅外線光源產生不同頻率的閃爍並投射於樣品表面上,在經由樣品表面反射,由熱電堆(Thermopile)搭配鎖向放大迴路來鎖定信號。在光源的部分,由於提高頻率會使得光源的光強度衰減,故使用光感測器來修正光源強度對於Thermopile的影響。本文利用輸出電壓之比例正比於反射輻射量比例之原理方式計算樣品的放射率(ε),因此必須知到各個樣品的反射率(R)為何。使用可調放射率之紅外線輻射槍對加熱後的樣品進行測量,而樣品加熱溫度為70℃、50℃和30℃,調整幅射槍之放射率並對加熱後之樣品進行量測,使輻射槍顯示之溫度與樣品的溫度相同即可得該樣品的放射率,在由ε= 1-R的原理得知各樣品的反射率。在已不同的條件情況下發現改變光源的強度以及阻絕氣流擾動對於Thermopile的影響,會使本文所計算得到的樣品放射率與基準放射率的相對誤差小於3%。
The temperature is a very importance factor in human life.The temperature measurement is applied to the medicine and diseases preventing,and it could to be used to check the system status in the industry.The accuracy of non-contact temperature measurement is mainly based on the emissivity and surface of the target.There are several emissivity measurement techniques announced by the other research groups in the world.Mostly it is built by the relationship between absorption and emissivity for infrared radiation(IR).The emissivity is measured by the reflectance measurement.
The emissivity of metal samples have different emissivities when the temperatures are different in the infrared radiation measurement.We want to get the real temperature,so we must find the emissivity of the sample.This paper presents a novel active emissivity measurment.We used pulses to modulate the IR source to produce a modulated infrared light source.Then the infrared radiation is projected on the sample.The thermopile gives the output signal from target reflected radiation and it is delived to APhase-Lock Loop(PLL) to read the singal.We use several frequency of IR source,so the radiation from IR source is modulated.The signal of light sensor is used to compensate the variation of the light source.
We use the ratio of the output voltages from the reflectance of the samples,so we can find theemissivity of samples.Using the IR thermometer with emissivity adjustment measured after the heating of samples and adjusted the emissivity of the infrared thermometer,the infrared thermometer show the tempertaure is the same as the temperature of samples.then we get the emissivity of samp;es.Emissivity accuracy can be reached a good result with an error samller than 3% on research.
摘要 I
Abstract III
目錄 V
圖目錄 VIII
表目錄 X
第一章
緒論 1
1.1研究動機與目的 1
1.2 本文架構 3
第二章
紅外線技術與放射率理論 5
2.1 紅外線 5
2.2 熱輻射 7
2.2.1 普朗克定律 8
2.2.2 克希荷夫熱輻射定律 9
2.2.3 斯特凡-波茲曼定律 11
2.3 溫度感測器 12
2.3.1 紅外線感測元件 14
2.3.2 熱電堆 15
2.3.3 席貝克效應 16
2.4 放射率 18
2.4.1 吸收率 20
2.4.2 反射 20
2.4.3 放射率量測 22
第三章
放射率實驗設計與量測 26
3.1 研究架構 26
3.2 光源驅動電路與Thermopile放大電路28
3.2.1 紅外線光源 29
3.3樣品放射率標準值建立 30
3.3.1 輻射溫度校正 32
3.3.1 可調放射率之紅外線輻射槍 33
3.4 放射率量測方法 34
3.4.1 鎖相放大器 35
3.5 光源訊號變異之補償36
第四章
放射率實驗計算與分析 39
4.1 樣品放射率計算 40
4.2 量測數據與結果 41
4.2.1調制頻率與改變溫度之量測 42
4.2.2 改變輻射功率之量測 46
4.2.3 改善環境氣流穩定條件與改變計算放射率基準之量測 49
第五章
結論與未來展望 51
5.1 結論51
5.2 未來展望 52
參考文獻 54

圖目錄
圖2-1 電磁波頻譜 6
圖2-2 黑體輻射 7
圖2-3 黑體輻射頻譜 9
圖2-4 物體的輻射狀態 9
圖2-5 不同的發射率的具體放射 10
圖2-6 紅外線感測器分類 14
圖2-7 元件結構圖 16
圖2-8 Seebeck效應 17
圖2-9 樣品溫度與放射率關係 18
圖3-1 系統架構圖 27
圖3-2光源驅動電路 28
圖3-3感測器放大電路 29
圖3-4 紅外線光源光譜範圍 29
圖3-5 待測樣品鋁片 30
圖3-6 待測樣品銅片 31
圖3-7 待測樣品鐵 31
圖3-8 待測樣品木頭 31
圖3-9 待測樣品氧化鐵 32
圖3-10 決定樣品放射率 32
圖3-11 紅外線輻射槍 34
圖3-12 自製放射率量測儀 35
圖3-13 鎖相放大器 36
圖3-14光感測器電路 37
圖4-1研究流程圖 41

表目錄
表2-1 溫度感測器的種類 13
表2-2 各材料之放射率表 19
表3-1 輻射槍與Thermocouple溫差 33
表3-2 紅外線感測器電壓訊號補償 38
表4-1 樣品溫度70℃,以銅之反射率為標準 43
表4-1-1 計算後之木頭放射率與網路收尋之木頭放射率比較 43
表4-2 樣品溫度50℃,以鋁之反射率為標準 44
表4-2-1 計算後之木頭放射率與網路收尋之木頭放射率比較 45
表4-3 樣品溫度30℃,以銅之反射率為標準 45
表4-3-1 計算後之氧化鐵和木頭放射率與網路收尋之放射率比較 46
表4-4 樣品溫度70℃,以鋁之反射率為標準 47
表4-5 樣品溫度50℃,以鋁之反射率為標準 48
表4-6 樣品溫度30℃,以鋁之反射率為標準 48
表4-7 以鋁跟銅所量測的數據來做放射率的計算 50
表4-8 以玻璃跟木頭所量測的數據來做放射率的計算 50
[1] Wikipedia: http://zh.wikipedia.org
[2] AMue,Principles of Non-Contact Temperature Measurement
[3] 熱輻射:http://elixirr.myweb.hinet.net/Chapter20-radiation.pdf
[4] 楊吟婷(2007),“新式熱型COMOS加速度與傾協感測晶片研究”,國立機電工程學系碩士論文,pp.23‒29。
[5] 蔡進生(2007), “非接觸式紅外線檢測於刀具加工破斷檢測研究”,國立彰化師範大學機電工程學系碩士論文,pp.19‒21。
[6] 姚坤宏(2008), “A Novel Research on Embedded Thermal ImageSystem”, 國立彰化師範大學機電工程學系碩士論文。pp.19‒20。
[7] 王柏文(2005), “Design and Application of Non-Contact Optoelectronics Measurement”,國立彰化師範大學機電工程學系碩士論文。pp.37‒39。
[8] 王志明(1999), “鈦酸鉛系焦電感測元件之研究”,國立中山大學電機工程研究所博士論文。
[9] 池逸華(2007), “鋼材射率行為之實驗研究與線性及對數線性放射率模組在多光譜輻射測溫法之應用”,國立成功大學機械工程學系碩士論文。
[10] CEM:http://www.hc1718.com/Site/Html/news_show/news_351.html
[11] Tsuyoshi and Matsumoto, “Hemispherical total emissivity and specific heat capacity measurements by electrical pulse-heating method with a brief steady state” , Meas. Sci. Technol. 12, 2095-2102.
[12] Adam Mazikowski and Krzysztof Chrzanowski (2003). “Non-contact multiband method for emissivity measurement. ” Infrared Physics & Technology 44, 91–99.
[13] K. Chrzanowski (1995). “Problem of Determination of Effective Emissivity of Some Materials in MIR Range. ” Infrared Phys. TechnoL Vol. 36. No. 3, pp. 679-684.
[14] Gloia A. Bennett and Scott D. Briles (1989). “Calibration Procedure Developed for IR Surface-Temperature Measurements. ” IEEE Transactions on Components, Hybrids, and Manufacturing Technology, Vol. 12, No. 4, December 1989.
[15] Real Time Emissivity Measurement for Infrared Temperature Measurement:http://www.pyrometer.com/pyro_technology.html
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
無相關期刊