传感器技术在河运中的运用研究.docx
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传感器技术在河运中的运用研究
传感器技术课程研究报告
传感器技术在河运中的运用
指导教师:
张从力
学生:
朱强
学号:
20104972
专业:
自动化
班级:
2010级04班
设计日期:
2013.4.20—2013.5.10
重庆大学自动化学院
耐劳苦、尚简朴、勤学业、爱国家
2013年5月
目录
摘要1
一引言2
二轮船2
2.1轮船的简介2
2.2轮船的构造3
2.3轮船的载重线4
2.4性能要求5
2.5轮船的主要设备5
三传感器技术在河运中的运用7
3.1定位与通讯技术7
3.2轮船压力传感器8
3.3激光测距传感器9
3.4红外线测温仪10
3.5转速仪11
四我国河运现状12
4.1我国主要的内河航道12
4.2我国内河运输的发展14
五我国河运展望15
六心得体会17
七参考文献19
摘要
历代王朝把所征粮食经由河道运至京师,称为“河运”,与河运相关联的还有“海运”、“陆运”、“航运”等。
汉以后多用河运,元代兼用海运,清末改用轮船海运,河运开始废弃,然而到了现在,河运、海运、陆运、航运,它们在世界上各处都有,也各有各的优劣。
元代的危素在《元海运志》里写到:
“命三省造船二千艘於济州河运粮,犹未专於海道也。
”郑观应在《盛世危言铁路》写到“自河运改行海运以来,轮舶往还,费省而效捷。
”可见,河运在中国古代占有很大的作用。
明、清两朝,相继建都北京。
虽然长江、珠江和黑龙江等大河及其支流的航运有所发展,但是在大约五六百年的时间里,大运河仍然是我国南北交通的主要通道,大批的粮食和货物主要是通过大运河运往京城。
当时,运河里船只往来如梭,运输粮食的船最多的时候曾经达到12000多只,船工最多时超过12万人。
除了粮船以外,航行在运河上的还有许多官船、商船和民船。
南方生产的丝绸、茶叶、瓷器和北方生产的豆、麦、梨、枣等土特产,都通过大运河进行交流。
这一时期,我国出现了30多座新兴的商业城市,十分之八九都分布在大运河沿线。
山东的德州、临清、东昌、济宁,江苏的淮安、扬州等都成为一时繁华之商埠。
从明朝中后期起,我国资本主义经济的萌芽,反封建的民主主义思想的酝酿也首先出现在这里,这些都与运河有一定的关系。
现代社会,河运也起着不可忽视的作用,随着科学技术的发展,新时代的航船已不再是过去的木舟竹筏了,大型钢铁铸造的轮船,配备着高科技的产品,拥有强劲的动力和安全的运行环境,这对我国水运的发展及其重要。
现在的河运能力已经提高很多倍,无论是客运,还是货运都有了巨大的发展。
在此期间,作为东西水运主干道的长江——我们伟大祖国的第一大河以及珠江、黑龙江、淮河等河流的航运,也随着社会政治、经济和文化的发展,发挥着越来越重要的作用。
关键词:
河运河运技术传感器传感器技术高新技术科技
一引言
我们知道我国的河运历史悠久,早在古代就运用河运进行人和粮食等的运输。
河运分为客运和货运,在当今社会,货运占主要地位,由于河运的巨大装载能力,以及其平稳的运行环境,使得其在陆运、空运相当发达的今天,也有着不可忽略的地位。
人力踩踏木轮驱动的明轮船。
公元782~785年,杭州知府李皋在船的舷侧或艉部装上带有桨叶的桨轮,靠人力踩动桨轮轴,使轮轴上的桨叶拨水推动船体前进。
因为这种船的桨轮下半部浸入水中,上半部露出水面,所以称为“明轮船”或“轮船”。
在19世纪以前,船舶主要靠人工摇橹和风帆推进。
现代轮船指用机械发动机推动的船只,多用钢铁制造。
原始的轮船是以人力踩踏木轮推进,近代轮船是以蒸汽推动外部明轮轮桨的蒸汽船,现代轮船多用涡轮发动机。
随着科学技术地不断发展,很多的高新技术也运用到了轮船上,这使得轮船的运行能力和装载能力进一步得到提高。
现在的轮船已经装上GPS定位系统,对轮船的运行状态进行了实时的监控。
现在轮船的动力系统也得到很大的提升,尤其是客运轮船,不仅拥有良好的动力支持,稳定的运行状态,还在船上设置了优美舒适的乘坐配置。
就像长江一线的客运轮船。
其优美的外观以及安全的运行设备,使得旅客拥有良好舒适的乘坐体验。
而对于河运货运船来说,运沙船是其中一个重大的角色,当然也有运输集装箱货物的货运船。
总之,河运在21世纪的今天,依然在交通运输中起着重要的作用,而且会随着科技的日新月异,实现高科技化,智能化。
二轮船
2.1轮船的简介
现代轮船指用机械发动机推动的船只,多用钢铁制造。
原始的轮船是以人力踩踏木轮推进,近代轮船是以蒸汽推动外部明轮轮桨的蒸汽船,现代轮船多用涡轮发动机。
在汉语中,轮船一般有狭义和广义两种用法,广义的轮船泛指所有大的,机动推进的船只,这篇文章主要描写狭义的轮船定义。
狭义地轮船是指用汽轮机推进的船只。
轮船的推进有两种方式,一种是以蹼轮推进,一种是以螺旋浆推进。
第一艘可以使用的轮船是1783年下水的。
1807年罗伯特·富尔顿建造了一种在河流上使用的轮船,这种船还带有帆,它的最高速度是4.5节(8.3千米/小时)。
它在纽约和奥尔巴尼之间用为摆渡船。
蒸汽机由三个部分组成:
蒸汽炉、汽缸和冷凝器。
在蒸汽炉中,通过燃烧过程水沸腾为蒸汽。
通过管道蒸汽被送到汽缸。
阀门控制蒸汽到达汽缸的时间。
蒸汽在汽缸内推动活塞做功,冷却的蒸汽通过管到被引入冷凝器重新凝结为水。
这个过程在蒸汽机运动时不断重复。
一般的蒸汽机有三个汽缸组成一个组。
蒸汽机直接将活塞的上下运动转化为船轴的旋转运动。
今年新造的蒸汽机中还包含了一个小的涡轮机,从汽缸中出来的蒸汽还可以利用它的余热在推动这个涡轮机来提高整个驱动装置的效率。
这个涡轮机也与船的螺旋浆轴相连。
现代轮船的蒸汽机还有其它提高其效率的机构。
往往有多个汽缸连在一起。
蒸汽从一个汽缸出来后还被输入下一个汽缸。
这些汽缸的直径一个比上一个大。
这样虽然蒸汽的压力在每通过一个汽缸后不断减小,但它对每个活塞施加的总的力却是相同的。
渐渐地轮船取代了过去的帆船。
轮船最主要的优点是它们不依靠风和比帆船快。
它们比较可靠,到达一个港口的时间也一般与天气无关。
轮船的燃料有煤、煤球、重油和木头。
现代轮船指用机械发动机推动的船只,多用钢铁制造。
原始的轮船是以人力踩踏木轮推进,近代轮船是以蒸汽推动外部明轮轮桨的蒸汽船,现代轮船多用涡轮发动机。
2.2轮船的构造
构造船舶由许多部分构成,按作用和用途可分为以下几部分。
①船体。
又可分为主体部分和上层建筑部分。
主体部分一般指上甲板以下的部分,由船壳(船底及船侧)和上甲板围成的具有特定形关的空心体,是保证船舶具所需浮力、航海性能和船体强度的关键部分,一般用于布置动力装置、装载货物、储存燃料和淡水,以及布置其他各种舱室。
上层建筑位于上甲板围成、主要用于布置各种用途的舱室(如工作舱室、生活舱室、贮藏舱室、仪器设备舱室等)。
船体结构为由板材和型材组合的板架结构,可分为纵骨架式结构和横骨架式结构以及混合骨架式结构。
②船舶动力装置。
又可分为推进装置和辅助装置。
推进装置是提供推进动力的成套动力设备,由主机(如蒸汽机、汽轮机、柴油机、汽油机、燃汽轮机等)、主锅炉、传动装置、轴系、推进器、各种仪表和辅助设备等组成。
辅助装置是为船舶的正常运行、作业、生活杂用等提供各种能量的成套动力设备,一般由船舶电站、辅助锅炉和废气锅炉装置以及其他辅助装置等组成。
③船舶舾装。
包括舱室内装结构(内壁、天花板、地板等)、家具和生活设施、门窗、梯、栏杆、桅杆、舱口盖等。
④其他装备。
如锚与系泊设备、舵与操舵设备、救生与消防设备、通信与导航设备、照明与信号设备、通风与空调和冷藏设备、压载水系统、舱底水疏干系统、液体舱的测深和透气系统、海水和生活用淡水系统、船舶电气设备等。
构成船舶的零件有成千上万种,所用材料品种多、数量大,而以钢材用量最大。
其中船体结构用的材料主要是碳素钢和低合金高强度钢。
船舶的主要技术特征有船舶排水量、船舶主尺度(如船长、型宽和型深等)、船体系数、舱容和登记吨位、船体型线图和结构图、船舶总布置图及主要设备的规格等。
2.3轮船的载重线
轮船要在各种各样的河域里航行,不同的河段在不同的季节,比重是不同的。
夏天,河水温度升高,体积膨胀,比重就减少。
冬天,比重又会增加,不同的河流在不同的季节的风浪也不相同。
在各条河流里,河水含盐的多少也不一样,
满载货物的大轮船在江河中航行,就要考虑到河水的不同比重。
比如说,一艘在比重比较大的河水里航行的轮船,装载的货物很多,吃水很深,一旦航行到比重小的海里,它受到的浮水小些,就会加深吃水量,倘若再遇到大风浪,就可能发生危险。
为了保证安全,各种轮船上都有船舶载重的标志,俗话叫做“吃水线”。
下面说的是我国船舶检验局规定的船舶载重标志。
标志上分别注明的意思是:
R(T)表示热带载重线。
注:
R是“热”的汉语拼音首字头,括弧里的T为英语hot(热)一词的词尾。
X(S)表示夏季载重线;
D(W)表示冬季载重线;
BDD(WNA)表示北大西洋冬季载重线;
Q(F)表示淡水载重线;
RQ(TF)表示热带淡水载重线。
船舶吨位是船舶大小的计量单位,可分为重量吨位和容积吨位两种:
(一)船舶的重量吨位(WeightTonnage):
船舶的重量吨位是表示船舶重量的一种计量单位,以1000公斤为一公吨,或以2240磅为一长吨,或以2000磅为一短吨。
目前国际上多采用公制作为计量单位。
船舶的重量吨位,又可分为排水量吨位和载重吨位两种:
1.排水量吨位(DisplacementTonnage):
排水量吨位是船舶在水中所排开水的吨数,是船舶自身重量的吨数。
排水量吨位又可分为轻排水量、重排水量和实际排水量三种:
(1)轻排水量(LigthDisplacement),又称空船排水量,是船舶本身加上船员和必要的给养物品三者重量的总和,是船舶最小限度的重量。
(2)重排水量(FullLoadDisplacement),又称满载排水量,是船舶载客、载货后吃水达到最高载重线时的重量,即船舶最大限度的重量。
(3)实际排水量(ActualDisplacement),是船舶每个航次载货后实际的排水量。
排水量的计算公式如下:
排水量(长吨)=长*宽*吃水*方模系数(立方英尺)/35(海水)或36(淡水)(立方英尺)排水量(公吨)=长*宽*吃水*方模系数(立方米)/0.9756(海水)或1(淡水)(立方米)排水量吨位可以用来计算船舶的载重吨;在造船时,依据排水量吨位可知该船的重量;
2.4性能要求
运输船舶为能在水上安全航行,并担负载运旅客和货物的任务,必须具有以下性能:
①在满载旅客、货物后能漂浮于水面并保有一定储备浮力的浮性;②在风力或其他外力作用下不倾覆的稳性;③因碰撞、搁浅或发生其他破损而局部进水时仍能漂浮于水面而不沉没的抗沉性;④能按照驾驶人员的意图改变或保持船舶航向和速度的操纵性;⑤在一定主机功率的推动下能以较快速度前进的快速性;⑥遇到风浪,仍能以一定速度平稳航行的耐波性。
为了保障运输船舶营运中的安全,对船舶的结构强度、分舱、稳性、满载时的最小干舷、所用材料和机电设备、船岸通信联系手段,以及救生、消防、灯光信号和装载散货、液货、危险品、集装箱的特殊要求等等,各航运国家都分别制定出各种法令和规则,乃至共同制定国际公约,如国际海上人命安全公约(见国际海上人命安全公约)、国际船舶载重线公约(见《1966年国际船舶载重线公约》)和海上避碰规则(见《1972年国际海上避碰规则公约》)等。
各国政府往往还根据本国的具体情况,对国际公约某些方面作出补充或额外的规定。
此外,各国实施船舶检验的机构如船级社、船舶登记局、中国的中华人民共和国船舶检验局,还有一系列技术规定,以规范的形式公布。
船舶在设计、建造和营运过程中,必须遵循有关规范、法令和公约,并向船级社和主管部门提交申请,接受检验,以获得航行、进港和向保险公司投保所需要的各种证书。
2.5轮船的主要设备
1.主要安全设备
1)主要航海仪器:
磁罗经、六分仪、天文钟
2)主要助航仪器:
GPS、雷达、APAR、测深仪、计程仪、航向记录仪。
3)通讯设备:
组合电台(GMDSS)、自动船位报告系统(AIS)、船舶保安报警系统(SARS)、气象传真仪等
4)三机一炉—主机、副机、锚机和锅炉
5)其他:
车钟、舵机、空压机、各种泵浦、装卸设备和甲板机械(包括开盖舱设备和绞缆机、锚及链)等
2.主要应急设备(不经常使用的设备)
1)应急发电机、应急空压机
2)消防泵和应急消防泵
3)大型灭火系统(泡沫或二氧化碳灭火系统)、手提灭火器、消防员装备、火灾逃生面罩(EEBD)、
4)救生艇、救生筏、救生衣
5)应急电源(应急电瓶)
6)手提双向甚高频无线电话(三套)、应急卫星示位标(EPIRB)雷达应答系统(SART)、船舶航行数据记录器(VDR)
7)应急舵、速闭阀
3动力装置
船舶主动力装置又称“主机”,它是船舶的心脏,是船舶动力设备中最重要的部分,主要包括:
(1)船舶主机:
能够产生船舶推进动力的发动机的一种俗称,包括为主机服务的各种泵和换热器、管系等。
目前商船的主机是以船舶柴油机为主,其次是汽轮机。
(2)传动装置:
把主机的功率传递给推进器的设备,除了传递动力,同时还可起减速、减震作用,小船还可利用传动设备来改换推进器的旋转方向。
传动设备因主机型式不同而略有差异,总的来说由减速器、离合器、偶合器、联轴器、推力轴承和船舶轴等组成。
(3)轴系和推进器:
船舶推进器中以螺旋桨应用最为广泛,大多采用固定螺距或可调螺距的螺旋桨推进器;船舶轴系是将主机发出的功率传递给螺旋桨的装置。
船舶主机通过传动装置和轴系带动螺旋桨旋转产生推力,克服船体阻力使船舶前进或后退。
4助动力装置
船舶辅助动力装置又称“辅机”,是指船上的发电机,它为船舶在正常情况和应急情况提供电能。
由发动机组、配电盘等机电设备构成了船舶电站。
(1)发电机组:
原动力主要是由柴油机提供,基于船舶安全可靠和维护管理简便的考虑,大型的船舶配置有不少于两台同一型号的柴油发电机,根据需要可多部同时发电。
为了节能,航行中,有的船舶可利用主机的传动轴来带动发电机发电(轴带发电机)或利用主排出气的余热产生低压蒸汽来推动汽轮发电机组发电等。
(2)配电盘:
它进行电的分配、控制、输送、变压、变流以保证各电力拖动设备及全船生活、照明、信号及通讯等的需要。
5汽锅炉
以柴油机为主机的船上,都需要设有蒸汽锅炉,它由辅助燃油炉和废气锅炉以及为其配套服务的管系、设备所组成。
辅助燃油锅炉是供应船上上些辅助性蒸汽的需要,如加热燃油和滑油、暖气、生活用水、厨房、开水等,并满足一些辅机用蒸汽的需要。
为节能,航行中废气锅炉利用柴油机排气中的余热来产生蒸汽,在停泊时只使用辅助燃油锅炉。
6冷和空调装置
船舶安装制冷装置的是冷藏运输货物、冷藏一定数量的食品以及改善船员和旅客的生活工作条件等。
空气调节装置的任务在于保持舱室中具有适于人们工作和生活的气候条件,它包括夏季降温、除湿,冬季加热、加湿以及一年四季的通风换气工作。
其主要设备有制冷压缩机、蒸发器、冷凝器、空调器及其自动化控制元件等。
7缩空气装置
一般船上配置有多台空气压缩机和多个压缩空气瓶,以供应并存全船所需的压缩空气,如用压缩空气启动主、辅柴油机;主机换向;为气笛、甲板气动机械等设备提供气源。
其主要设备有空气压缩机贮气瓶、管系及安全、控制元件等。
8用泵和管路系统
船上为了泵送海水、淡水、燃油、润滑油等液体,需要一定数量和不同类型的泵。
一般在机舱中就必需设置舱底水泵、燃油和滑油输送泵、锅炉给水泵、冷却水泵、压载水泵、卫生水泵等主要的油泵和水泵。
与泵相连接,船上设置了各种用途的管路,按用途不同可分为:
(1)动力系统:
为主、辅机安全持续运转服务的管系。
有燃油、润滑油、海水淡水、蒸汽、压缩空气等管系。
(2)船舶系统:
为船舶航行、船舶安全及人员生活服务的管系。
如压载、舱底水、消防、卫生、通风(空调)以及生活用水等管系。
9动化系统
技术的进步以及在船上的广泛的应用,机舱控制系统越来越先进,船舶动力装置的远距离操纵与集中控制,大大改善了船员的工作条件,提高了工作效率,减少了维护修理工作量。
对机舱的主、辅机及其它机械设备进行遥控、自动调节、监测、报警等设备所组成的自动化系统,是现代船舶必不可少的组成部分。
三传感器技术在河运中的运用
3.1定位与通讯技术
定位技术目前主要采用差分GPS技术(DGPs)来提高导航定位精度。
通讯技术则主要是建立陆基支持网与船只内部网之间的通讯,使轮船航行中所获得的海量数据不必借助磁带、光盘等数据存储介质进行相互拷贝,只需通过陆基支持网与船只内部网之间的通讯,即可实现数据的实时共享,使数据在船只和陆地之间快速传输,实时处理。
图3.1定位/通讯系统
通过定位系统,陆地工作人员可以实时的监控船只的运行状态,如果遇到突发情况可以进行计计时的调度和管理,对船只的安全稳定运行起着至关重要的作用。
同时,通信技术的实现,使得船只的运行状态更加精确的传送到监控中心,通过中心的系统分析,可以实时的反映出船只的自身状态,也确保了船只的安全稳定运行。
3.2轮船压力传感器
在轮船的运行当中,必须实时的监控好轮船所受的压力,因为轮船的材料所受压力是有一定限度的,如果超出其承受范围,就可能引起船体变样,破裂,等问题,严重者可引起灾难性事故。
因此,对船体的底部和船身进行实时地压力检测是十分必要的。
浮力f
阻力n推力f1
重力g
图3.2船舶受力分析
由浮力的计算公式:
1、F浮=G物-F拉(G物是“物体在空气中称的是物体所受的重力”,F拉是“物体浸在液体中时弹簧测力计的示数,物体不一定要完全浸没”)
2、F浮=F上-F下(根据浮力产生的原因公式:
即物体所受浮力等于液体对物体向上和向下的压力差)
3、F浮=p液gv排(阿基米德原理公式,其中“p液是液体的密度”)
4、F浮=G物(根据浮沉条件:
悬浮或漂浮时物体所受浮力等于物体自身重力)
压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器,其广泛应用于各种工业自控环境,涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。
压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器。
一般普通压力传感器的输出为模拟信号,模拟信号是指信息参数在给定范围内表现为连续的信号。
或在一段连续的时间间隔内,其代表信息的特征量可以在任意瞬间呈现为任意数值的信号。
而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的,这样的传感器也称为压电传感器。
压力传感器是使用最为广泛的一种传感器。
传统的压力传感器以机械结构型的器件为主,以弹性元件的形变指示压力,但这种结构尺寸大、质量轻,不能提供电学输出。
随着半导体技术的发展,半导体压力传感器也应运而生。
其特点是体积小、质量轻、准确度高、温度特性好。
特别是随着MEMS技术的发展,半导体传感器向着微型化发展,而且其功耗小、可靠性高。
压力传感器的温度范围分为补偿温度范围和工作温度范围。
补偿温度范围是由于施加了温度补偿,精度进入额定范围内的温度范围。
工作温度范围是保证压力传感器能正常工作的温度范围。
技术参数(量程15MPa-200MPa)
参数单位技术指标参数单位技术指标
灵敏度mV/V1.0±0.05灵敏度温度系数≤%F·S/10℃±0.03
非线性≤%F·S±0.02~±0.03工作温度范围℃-20℃~+80℃
滞后≤%F·S±0.02~±0.03输入电阻Ω400±10Ω
重复性≤%F·S±0.02~±0.03输出电阻Ω350±5Ω
蠕变≤%F·S/30min±0.02安全过载≤%F·S150%F·S
零点输出≤%F·S±2绝缘电阻MΩ≥5000MΩ(50VDC)
零点温度系数≤%F·S/10℃±0.03推荐激励电压V10V-15V
压力传感器,在船舶发动机上、尾轴上都有安装,主要是检测发动机内,和尾轴管内的压力大小,以确保发动机和传统轴正常稳定的运转。
压力传感器在船舶上的运用,使得船舶的运行得到了实时的监测,能够很好的掌控船舶的运行状态,能够很好的合理的进行安全优化的装载,使得船舶的安全性能和使用效率得到了提高。
3.3激光测距传感器
船舶在靠岸时,会滑行一段距离,因为无法做到正常刹车,虽然我们可以通过反转螺旋桨的形式进行减速,但这样不但耗能,也不能很好的控制,因此,预先测定与码头的距离,再根据运行速度和经验知识,可以很好的提前减速,最终安全平稳的靠岸,这就是船舶的安全靠岸技术。
激光测距传感器:
先由激光二极管对准目标发射激光脉冲。
经目标反射后激光向各方向散射。
部分散射光返回到传感器接收器,被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上。
雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器,因此它能检测极其微弱的光信号。
记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间,即可测定目标距离。
激光测距仪是利用激光对目标的距离进行准确测定的仪器。
激光测距仪在工作时向目标射出一束很细的激光,由光电元件接收目标反射的激光束,计时器测定激光束从发射到接收的时间,计算出从观测者到目标的距离。
激光测距仪重量轻、体积小、操作简单速度快而准确,其误差仅为其它光学测距仪的五分之一到数百分之一,因而被广泛用于地形测量,战场测量,坦克,飞机,舰艇和火炮对目标的测距,测量云层、飞机、导弹以及人造卫星的高度等。
它是提高高坦克、飞机、舰艇和火炮精度的重要技术装备。
激光传感器工作时,先由激光二极管对准目标发射激光脉冲。
经目标反射后激光向各方向散射。
部分散射光返回到传感器接收器,被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上。
雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器,因此它能检测极其微弱的光信号。
记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间,即可测定目标距离。
激光传感器必须极其精确地测定传输时间,因为光速太快。
例如,光速约为3X10^8m/s,要想使分辨率达到1mm,则测距传感器的电子电路必须能分辨出以下极短的时间:
0.001m(3X10^8m/s)=3ps
要分辨出3ps的时间,这是对电子技术提出的过高要求,实现起来造价太高。
但是如今廉价的激光传感器巧妙地避开了这一障碍,利用一种简单的统计学原理,即平均法则实现了1mm的分辨率,并且能保证响应速度。
运用激光传感器,船舶就可以进行安全稳定无碰撞的靠岸,并且不会因为减速而带来的能耗。
这对河运的发展是很重要的。
3.4红外线测温仪
在自然界中,当物体的温度高于绝对零度时,由于它内部热运动的存在,就会不断的向四周辐射电磁波,其中就包含了波段位于0.75μm~100μm的红外线。
他最大的特点是在给定的温度和波长下,物体发射的辐射能有一个最大值,这种物质称为黑体,并设定他的反射系数为1,其他的物质反射系数小于1,称为灰体,由于黑体的光谱辐射功率P(λT)与绝对温度T之间满足普朗克定。
说明在绝对温度T下,波长λ处单位面积上黑体的辐射功率为P(λT)。
根据这个关系可以得到图1的关系曲线,从图中可以看出:
(1)随着温度的升高,物体的辐射能量越强。
这是红外辐射理论的出发点,也是单波段红外测温仪的设计依据。
(2)随着温度升高,辐射峰值向短波方向移动(向左),并且满足维恩位移定理,峰值处的波长与绝对温度T成反比,虚线为处峰值连线。
这个公式告诉我们为什么高温测温仪多工作在短波处,低温测温仪多工作在长波处。
(3)辐射能量随温度的变化率,短波处比长波处大,即短波处工作的测温仪相对信噪比高(灵敏度高),抗干扰性强,测温仪应尽量选择工作在峰值波长处,特别是低温小目标的情况下,这一点显得尤为重要
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- 传感器 技术 河运 中的 运用 研究