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2 仪器结构与测温原理
2·1 测量原理
如图1所示,反射镜与探测器对称地置于待测表面法线的两侧。当反射镜不起作用时,探测器接收到的辐射能P1为
式中:D为光瞳口径,f′为光学接收系统的焦距,τ0为大气的传播系数,A为探测器的灵敏元面积,η为调制盘的调制系数,ελ为温度为T的待测目标在波长λ处的发射率,Lλ为温度为T的黑体在波长λ处的辐射出射度,τλ为光学系统对波长为λ的光的总透过率。
当反射镜起作用时,反射镜将红外辐射反射回待测区域的单色辐射能为
并结合式(1)或式(2),即可求出待测表面的温度。式(6)中,h为Planck常数,k为Boltzmann常数,c为光速。
2·2 仪器结构
该仪器主要由光学接收系统、号放大与处理系统及显示系统三部分组成。工作时,接收镜头接收到的光号(P1、P2),经窄带干涉滤光片滤光后,再经由PIN硅光电二极管构成的光电转换系统转换成电号。该号经前置放大、选频放大、脉宽压缩、模-数转换后送入8031单片机系统进行数据处理,计算出待测表面的发射率及温度。
电路中所需的各种触发与同步号,均由同步光电系统产生:透过调制盘上镶嵌的同步滤光片的光号,先经光电转换系统转变成电号,再经整形放大后送入8031单片机,适当延时后分别去触发、同步各个需要触发和同步的号。
调制盘的结构简图见图2。其中1、2、4号窗口贴的是波长为0·80μm的窄带干涉滤光片(带宽20nm)。3号窗口贴的是波长为1·00μm的滤光片,带宽约0·1μm(无严格要求)。5、6号窗口贴的是波长为1·00μm的滤光片(带宽也无严格要求)。调制盘的转速为1 200 r/min。
调制盘的具体调制情况如下:(1)当待测表面的光辐射透过3号窗口到达反射镜、并由反射镜反射后再次穿过3号滤光片回到待测区域时,1号窗口正对探测器。对于这种情况,反射镜不起作用。这是因为透过3号滤光片后又回到待测区域的光的中心波长为1·00μm,带宽约0·1μm。而1号窗口只能通过中心波长为0·80μm、带宽仅20 nm的光,因此探测器接收到的仅是“直射”能(P1);此时,由5号窗口透过的光辐射形成触发、同步号;(2)当待测表面的光辐射透过4号窗口到达反射镜、并由反射镜反射后再次穿过4号窗口回到待测区域时,2号窗口正对探测器。对于这种情况,反射镜起作用。探测器接收到的是“直射”能与“反射”能之和(P2);此时,由6号窗口透过的光辐射形成触发、同步号;(3)当待测表面的光辐射透过1号窗口到达反射镜时,3号窗口正对探测器。情况与(1)类似,不同的只是探测器接收到的是波长为1·00μm的光辐射。后续电路虽对该号进行放大处理,但因模-数转换电路没有触发号和同步号,因此不对其进行模-数转换;(4)当待测表面的光辐射透过2号窗口到达反射镜时,4号窗口正对探测器。情况与(3)类似,不同的只是探测器接收到的是波长为0·80μm的光辐射。后续电路虽对该号进行放大处理,但同样因模-数转换电路没有触发号和同步号,故不对其进行模-数转换。
湖南湘潭温州盾开电气有限公司秉承质量为首，诚信的经营宗旨和以技术为先导、创新、专业、差异的经营理念，坚持精益求精，不断创新，品质取胜，顾客满意的质量方针，坚持高起点、高质量、高技术的经营思路，不断加大 电涌保护器,信号隔离器科技开发力度，已经成为 电涌保护器,信号隔离器行业中的一颗璀璨的恒星，展望未来，本公司全体同仁们将始终秉承敬业、爱业的企业精神，锐意改革、不断创新与广大用户携手共进，缔造辉煌的明天
3 讨论
3·1 基于探测器的相对测温灵敏度的考虑
待测温度每变化1 K时,号电平的变化量(本文即P1或P2的变化量)称为系统的温度灵敏度S[8,9]。即
不失一般性,同时也为简单起见,以反射镜不起作用时的情况(P1)为例进行讨论。此时探测器输出的电号的强度V(T)可写成[8,9]
由式(12)作出的Sr~λT曲线如图3所示。由图3可以导出,在λT=2 898μm·K附近,系统正好工作在Sr~λT曲线的峰值区域。这就是说,对PIN硅光电二极管而言,只要待测温度不高于T≈2 898/1·1=2 634 K,探测器的输出号就处于灵敏区域。亦即,只要被测温度有小的变动,就能引起Sr较大的变化。显见,采用PIN硅光电二极管作光接收器件,肯定能满足测温范围的高温段对测温灵敏度的要求。
3·2 基于探测器的温度分辨率的考虑
据式(1),在极窄的波段内,当待测温度改变ΔT时,容易导出系统接收到的辐射能的变化时,才能引起探测器的响应。式中,VS/VN为噪比,在推算系统的温度分辨率时,取VS/VN=1;Δf为后续的选频放大器的带宽。将式(6)、式(13)、式(14)及式(15)代入式(16)中,并考虑极限情况,可以导出
上式中的ΔT即为探头的温度分辨率。
下面进行定量分析。对于实际的测量环境,取大气的衰减系数τ0=0·85,光学系统对光的总透过率τλ=0·50,调制盘的调制系数η=0·80、PIN光电二极管的探测率D*=5·0×1012cm·Hz1/2·W-1、灵敏元面积A=5 mm×5 mm[10],选频放大器的带宽Δf=10Hz,光学系统的焦距f′=15 cm,通光口径D=10 cm。为分析上的方便,同时也不失一般性,取ελ=0·50、Δλ=20 nm代入计算。在不同的待测温度下,由式(17)作出的探测器的温度分辨率随波长的变化曲线,如图4所示。
由图4显见:(1)探测器的温度分辨率随系统工作波长的增加而变高。例如,对于T=773 K而言,λ=0·60μm时,系统的温度分辨力ΔT=1·662 K,显然不符合要求。但当λ=0·80μm时,ΔT=0·004 K,显然符合要求;(2)当待测温度足够高时,例如待测温度T=923 K,λ≥0·70μm的波长都能满足要求。
3·3 基于抑制光路中选择性吸收气体吸收影响的考虑
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号隔离器又名隔离器、号转换器、号调理器，是工业控制系统中重要组成部分， 号隔离器是一种采用光电隔离原理或者磁电隔离原理，将输入号进行隔离和转换后输出的电子设备。号隔离器采用了先进的数字化技术，在对高、低频干扰号的抑制方面均有着优异表现，即使在大功率变频控制系统中依然能够可靠应用，内部采用数字化调校、无零点及满度电位器、自动动态校准零点、温度漂移自动补偿等诸多先进技术，这一系列技术的应用使产品的稳定性及可靠性得到科学的保证。
什么是号隔离器
有源号隔离器
有源号隔离器是一种将（传感器输出）模拟电压或电流号经隔离转换成精度、线性度相匹配的混合集成电路。产品主要用于工业控制系统中模拟号输入输出控制，系统内部通过DSP、PLC的DA转换输出号来显示和控制其它装置的可调输出，现场工作电压、电流和各种运行参数的监测及系统外部增加4-20毫安（0-20毫安）/0-5V标准号接口等。该IC为标准Sip12 Pin符合UL-94的阻燃封装，占用PCB板面积少。装入仪器内部可以并联安装实现多路号的监测、隔离和转换。与光电隔离的产品相比具有更好的精度、线性度和温漂特性，并可实现零点、增益、满度免调节，方波用户现场使用及增强可靠性和稳定性。
无源号隔离器
无源号隔离器无需外供电源，从输入号上获取少许能量，实现号隔离。可以与各种工业传感器、现场仪表配合，取回参数号，隔离变送传输，满足用户本地远程数据的需求。
为了解决各种仪表设备之间因接地而引起的相互干扰，通常采用隔离器来解决。隔离器的作用就是使仪表设备之间的连接在电气上完全隔离，换句话说，就是使输入与输出之间没有共同的“地”，因此就不会影响号的正常传输。
国电中自新型号隔离器和栅简介
作为工业现场与控制室仪表之间的号隔离变送器设备，号隔离器和栅一直发挥着重要的作用，是工业控制系统中重要的组成部分。随着技术的进步，无论是现场的一次仪表，还是控制系统，都发生了变化，号隔离器和栅也需要进一步发展适应更高的要求。北京国电中自电气有限公司总结多年来的实践经验，对产品进行了改进，对隔离器和栅的性能进行了，以满足市场的需求。新型的隔离器和栅在性能和技术指标上都较过去有了更大的进步。
一、模块化的设计保证对市场的快速响应
隔离器和栅一般由输入号处理单元、隔离单元、输出号处理单元、电源等4部份构成。根据号的流向在输入或输出单元增加本质设计，从而构成隔离器和栅。
虽然实际应用中的隔离器和栅基本上都是由上述四个单元构成，但输入、输出的类型和数量的不同，组成了种类繁多的型号，为了满足市场的需求，越来越多的型号使得企业的生产负担加重，数量少品种多使得交货周期越来越长，也使得调试检验的成本增加。这些情况已经严重的阻碍了产品的市场推广。针对这种情况，宇通公司通过仔细的分析，采用模块化的设计方法，将隔离器和栅划分为七种功能模块，从而比较好的解决了上述问题。模块化的设计方法极大的解决了产品加工、调试、老化、库存的压力，产品的一致性好，质量得到提高。从根本上解决了品种多数量少给生产环节带来的压力，极大的缩短了交货周期。
二、低功耗设计
低功耗是电子产品设计永无止境的追求，伴随技术的发展，目前隔离器和栅的功耗与过去相比，已经减小许多，性能和技术指标也得到提高。
产品的功耗是各个功能单元功耗的总和，只有降低各个功能单元的功耗才能使得总得功耗降低，增加产品的热稳定性和寿命。隔离器和栅由输入、输出、隔离、电源、等单元构成，其中单元是无源的限压限流网络，技术上进行低功耗改进的可能性非常小。主要在输入、输出、电源、隔离四个单元进行技术改进。
优选：信号隔离器口碑厂家_盾开电气(湘潭市分公司),联系人:郑科,浙江省温州市乐清经济技术开发区。
