题目：黑体式光电高温计的设计与研制

在科学研究和工程实践中，经常遇到高温精密测量的问题。由于贵金属价格昂贵限制了热电偶的应用，而辐射测温一般只能测量物体的表面温度，且抗干扰性差，使得高温测量在很多场合下成为难题。本文采用基于黑体辐射的光电高温测量方法，研制了一套黑体式光电高温计，将上述两种方法的优点相结合，兼有接触法和非接触法的特点，具有测量准确、安装使用方便等优点，并且降低了成本。本文叙述了辐射测温的理论及应用，并结合实验数据采用部分辐射法与黑体腔相结合进行测温；同时对黑体腔发射率给出了定性的分析，为传感器的参数优化奠定了理论基础。对黑体式光电高温计进行了设计，主要包括黑体腔、光学套筒、调理电路和处理与控制系统四个部分。黑体腔直接感受温度，发出热辐射信号至光学套筒；光学套筒中的透镜对辐射信号进行聚焦，便于光电探测器接收；调理电路选用了对数放大电路进行光电转换，将光电流信号转换成近似线性的电压信号，便于进行A/D转换；处理与控制系统选用MSC1211单片机作为信息处理的核心，充分利用其集成数字/模拟混合信号的特点和强大的数据处理能力，将温度显示并输出模拟信号，使得整机结构简洁，可靠性高。本文从提高高温计的准确度入手，对影响测量准确度的关键因素进行分析，并采取措施减小其影响。如采用调理电路将光电信号线性化，采用高精度A/D转换器提高分辨率，采用串口通讯设置参数修正漂移量，采用数字测温芯片检测环境温度进行软件修正，采用精密高温炉对其进行标定等。经试验验证，本光电高温计可以达到±0.5%的最大测温误差，并且能够输出模拟S型或者B型热电偶的输出信号，可以在很多场合下代替贵金属热电偶的使用，具有很高的经济效益和社会效益。