黑体腔型高温测量计的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子电路领域，具体地，涉及一种黑体腔型高温测量计。
【背景技术】
[0002]高温测量，在科研及工业生产过程中占有极其重要的地位，目前依然主要使用的仍然是钼铑系列的贵金属热电偶，由于贵金属材料资源稀缺，价格昂贵，并且提炼和回收能造成环境污染，因此限制了其应用，迫切要求新方法的出现。自从美国国家标准局R.R.Dils提出黑体腔型接触式光纤高温测量方法之后，基于黑体辐射的高温计便得到了人们的重视和研究。这种方法具有测量准确、抗干扰能力强、安装使用方便等优点，由于不使用贵重金属，因此使用成本很低。
【发明内容】
[0003]为提高高温测量的智能性和精确性，本发明公开了一种黑体腔型高温测量计。
[0004]本发明所述黑体腔型高温测量计，包括伸入黑体腔的传输光纤，所述传输光纤与光电探测器连接，所述光电探测器输出端经过信号调理电路后，输入到AD转换器，还包括与AD转换器连接的单片机控制系统，所述单片机控制系统与显示设备、DA转换器和计算机接口数据连接。
[0005]优选的，所述单片机控制系统为MSC1211。
[0006]优选的，所述信号调理电路为0P07。
[0007]本发明所述黑体腔型高温测量计，采用单片机作为黑体式光电高温计的信息处理单元，比通常使用的分立元件系统结构简洁、体积小、集成度高、可靠性好，可以输出多种信号形式，并且使得整个系统在集成化程度、分辨率、稳定性、可靠性方面大大提高。
【附图说明】
[0008]图1是本发明一种【具体实施方式】示意图。
【具体实施方式】
[0009]下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0010]本发明所述黑体腔型高温测量计，包括伸入黑体腔的传输光纤，所述传输光纤与光电探测器连接，所述光电探测器输出端经过信号调理电路后，输入到AD转换器，还包括与AD转换器连接的单片机控制系统，所述单片机控制系统与显示设备、DA转换器和计算机接口数据连接。
[0011]黑体式光电高温计由黑体腔、光电探测器以及信号处理电路组成，如图1所示。将黑体腔插入被测量介质中，使其直接接触被测介质温度，并发出与被测温度成一定关系的辐射信号，通过光纤把信号送给光电探测器，经光电转换后将电信号送至信号处理器即可进行待测温度的计算、补偿、显示和远传等。
[0012]MSC1211是一款增强型8051内核低功耗单片机，它有许多优良特性，比如，它内部有高达32kB的FLASH存储器，SRAM达1.2kB,有多达21个中断源，执行速度比标准8051快
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[0013]整个系统的主要任务是黑体腔感知温度发出辐射信号，调理电路将辐射信号转换为电信号，经A/D转换进入信号处理器，计算出温度值，并能输出电流或电压信号，以供传输或二次仪表使用。最终选择MSC1211作为信号处理的核心元件，主要是基于以下考虑:
(I)24位Σ-Λ A/D转换器，这是实现高精度测温的重要保证；(2)内部包含完整的前向通道和后向通道DAC，使用非常方便，这样功能完备的片上系统，需要的外围电路很少，整机结构显得非常简洁，并且可靠性高。见图1虚线框内，原本A/D转换、单片机控制系统、D/A转换三部分的内容，用一个MSC1211单片机就可以取代。
[0014]如图1，光信号通过光电探测器转换为电流信号，再通过调理电路转换为合适的电压信号，进入以MSC1211为核心的信号采集和处理系统，MSC1211内部包含完整的前向通道，有多路开关，可以选择差分输入的形式或者单端对地输入形式。在这个通道上，还可以选择使用缓冲器，其内部放大器为可编程增益放大(PGA)在1~128之间可调，这样对于一些输出微弱信号的传感器就比较方便，可以直接接入MSC1211的输入端，无需在电路中再增加中间放大环节，这对于系统设计是十分有利的。通过改变命令寄存器的方式设置内部通道的功能，用指令就可以选择输入缓冲器，设置放大增益，控制通道开关切换，进行偏移校正等。
[0015]多路开关，通过寄存器ADMUX来选择。MSC1211可以自动检测这些信号输入引脚是否开路或短路。另外该电路还可以检测自身温度。电路的测温二极管就连接到ADC的输入端，此时其余通道开路。这有利于器件自身的保护，当芯片温度过高时，可以通过强制电路进入空闲模式使系统降温。
[0016]调理电路输出的电压范围需要调整，使用偏移DAC非常方便。偏移DAC是一个可编程的电压源，模拟输入信号首先与偏移DAC的输出电压相加，然后经PGA放大，最后送到Σ - Δ A/D进行模数转换。
[0017]信号输出有三种可以选择:4mA?20mA标准电流信号,模拟S型热电偶电压输出信号和模拟B型热电偶电压输出信号。在这里充分体现了 MSC1211的强大功能，它不但具有片上四通道16位数模转换器，并且具有电压和电流两种输出形式，非常符合设计要求。由于热电偶的输出电压信号比较小，都在几十毫伏量级，所以需要在数模转换之后对其进行适当的比例调整，可以用精密运算放大器0P07来完成。
[0018]串口通讯的主要任务是通过上位机对拟合曲线参数进行修正。本系统采用串口中断的方法，通过MAX232电路实现系统与PC主机的串行通信。MSC1211片上集成了两个UART串行接口，用户可以方便地通过它读写数据。对串口 O的控制是通过2个特殊功能寄存器SCONO和PCON来实现的，串口 I与其类似，通过SCONl和EICON来实现。
[0019]如上所述，可较好的实现本发明。
【主权项】
1.黑体腔型高温测量计，其特征在于，包括伸入黑体腔的传输光纤，所述传输光纤与光电探测器连接，所述光电探测器输出端经过信号调理电路后，输入到AD转换器，还包括与AD转换器连接的单片机控制系统，所述单片机控制系统与显示设备、DA转换器和计算机接口数据连接。2.根据权利要求1所述的黑体腔型高温测量计，其特征在于，所述单片机控制系统为MSC1211。3.根据权利要求1所述的黑体腔型高温测量计，其特征在于，所述信号调理电路为0P07。
【专利摘要】本发明所述黑体腔型高温测量计，包括伸入黑体腔的传输光纤，所述传输光纤与光电探测器连接，所述光电探测器输出端经过信号调理电路后，输入到AD转换器，还包括与AD转换器连接的单片机控制系统，所述单片机控制系统与显示设备、DA转换器和计算机接口数据连接。本发明所述黑体腔型高温测量计，采用单片机作为黑体式光电高温计的信息处理单元，比通常使用的分立元件系统结构简洁、体积小、集成度高、可靠性好，可以输出多种信号形式，并且使得整个系统在集成化程度、分辨率、稳定性、可靠性方面大大提高。
【IPC分类】G01K11/32
【公开号】CN105571744
【申请号】CN201410544440
【发明人】黄生林
【申请人】黄生林
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2014年10月15日