具有无线数据传输功能的瞬态温度测试系统

摘要

随着科学技术的飞速发展,现代工业中温度测量技术已不再局限于对简单缓慢变化温度的测量、记录,更多的场合对瞬态温度测试提出了更为严苛的要求。快速、精确、有效的瞬态温度测量一直是国内外关注的一项重要技术,是保证国防、工业、农业等各领域快速发展的重要支撑。
　　由于瞬态温度场具有温度高、温度变化极快,并经常伴随着高压、电磁干扰等特性,现行测试技术多采用存储测试技术,本文在此基础上设计了一套具有无线传输与控制功能的存储测试系统。本文先从瞬态温度场的特性入手,制定了测试系统的技术指标,接着总体介绍系统构成,然后从模拟信号调理电路、数字控制电路与无线电路3个部分详细描述监测节点的电路组建,最后从实验角度验证系统的可靠性。
　　本文采用接触式测温法,使用美国NANMAC公司的E-12型快速响应热电偶(钨铼C型)作为信号采集端;信号调理电路包括电源管理、放大、滤波、温度补偿、偏置等几部分;数字控制电路以FPGA为控制中心,主要包括电源管理、时钟电路、AD转换、数据存储、USB通信、JTAG调试等几部分;无线电路主要由电源管理、无线模块、功率放大器、天线等几部分组成。系统上位机软件选用美国国家仪器有限公司(NI)的图形化编程语言LabVIEW,可以实现测试节点USB或无线数据读取及参数设置等功能。
　　为了保证测出温度的准确度,本设计对测试节点进行了多次实验。经实验验证本文研究的瞬态温度测试系统具有远程控制、实时监测、数据传输快、结构简单、易操作、误差小等特点,能够在高温、高压、高冲击、强电磁干扰环境下准确、可靠地记录瞬态温度场温度的变化过程。

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第一章 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 课题国内外研究现状

1.3几种短距无线通信技术比较

1.4 本文的主要工作及章节安排

第二章 系统工作原理及性能指标

2.1 概述

2.2 瞬态温度场测试特点

2.3 瞬态温度测试需要解决的问题

2.4热电偶测温原理及分类

2.5无线通信技术相关理论

2.6 系统性能论证

2.7 本章小结

第三章 系统总体设计方案

3.1 概述

3.2 存储测试系统的设计原则

3.3 系统设计的总体方案

3.4 系统软件设计

3.5 本章小结

第四章 系统硬件电路设计

4.1 温度传感器的选择

4.2 热电偶冷端温度补偿

4.3 信号调理电路的设计

4.4 数字控制电路设计

4.5 无线通信模块的设计

4.6 本章小结

第五章 系统软件的设计

5.1 上位机软件

5.2 FPGA程序设计

5.3 本章小结

第六章 系统的功能验证及试验

6.1 信号调理电路调试

6.2 密闭空间存储测试实验

6.3 无线传输实验

6.4 瞬态温度现场实验

6.5 本章小结

第七章 总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文及参与课题情况

致谢