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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。
为什么有时PLC接收到的现场号误差大且稳定性差？
造成这种现象的原因很多，不同仪表号参考点之间的电位差是重要因素。由于这个“电位差”造成仪表号之间产生干扰电流，致使PLC误差大且稳定性差。所以不同设备、仪表的号有一个共同的参考点是佳状况。隔离器使输入/输出电气上完全隔离，在PLC模拟接口板形成共同的参考点，达到理想状况问题就解决了。
设计隔离端子的原则是什么？
需要为每台隔离器都配电源吗？设计要遵循两个原则。：外部设备与中央处理系统（例如PLC、DCS）之间要进行电气隔离。第二：外部设备号（无论是向中央处理系统发送号的外部设备到还是接收号的外部设备）之间要实现相互电气隔离。例如要把PLC输出的一路号传给两个外部设备就要求输入/输出保证隔离的同时二个输出之间也是隔离的。 如果隔离端子的外加工作电源与输入/输出两个部分都隔离，那么不管隔离器数量的多少，都可只用一台电源供电。
对4-20mA通道进行隔离，而机柜里没有放置电源的空间了，怎么办？
介绍一种无源号隔离器，它能实现4-20mA号隔离且无需外接电源。MHM-05A、MHM-05C就是此类产品。
现在市场有那么多品牌的隔离器，价格参差不齐，该怎么选择呢？
隔离器位于二个系统通道之间，所以选择隔离器首先要确定输入输出功能，同时要使隔离器输入输出模式（电压型、电流型、环路供电型等）适应前后端通道接口模式。此外尚有精度﹑功耗﹑噪音﹑绝缘强度﹑总线通讯功能等许多重要参数涉及产品性能，例如噪音与精度有关、功耗热量与可靠性有关，这些需要使用者慎选。总之，适用、可靠、产品性价比是选择隔离器的主要原则。
DCS接收到的现场二线制压力变送器号不稳定，怎么解决？
二线制变送器在工业自动化领域中使用频度较高，与其他工业现场设备相同，二线制变送器也存在受干扰及抗干扰的问题。依据DCS模拟板接口模式（电流型或环路供电型）选用功能不同的隔离配电器，原则上要求它既能给变送器提供隔离电源、保证每个变送器有一个独立电源，又能将变送器号隔离输送到DCS。
PLC模拟板接口是二线回路供电方式的，而且需要对号进行隔离，应该怎样选用产品呢？
二线回路供电方式是一种常见模拟接口。与这个接口相适合的产品称为二线制回路隔离系列产品。这种隔离变送器内部的隔离器件均采用变压器方式，一方面传递了号，另一方面也将供电端的电能传送到输入部份，使输入部分的各种电路能正常工作。该系列中有处理Pt100、Cu50、热偶等温度传感器,也有处理电压、电流号的日本M-system公司的B5VS、B5RS、B5TS以及德国weidmuller公司的产品。
有几种常用二线制配电器？请举例。
常用的二线制隔离配电器有两个系列品种可以选择。两个系列产品的共同点是均能通过外部供电电源经隔离后给两线制变送器提供一个独立的隔离电源；区别有二点，需要一个单独电源供电，这个电源与输入/输出都隔离。MHM-05系列无须单独电源供电，它只有输入/输出端，不需要电源供电。输出的4～20mA面对接口是电阻负载。选择无源隔离器产品的为现场变送器配电所配PLC、DCS模拟量输入端模式给现场安装会带来很大的方便.。
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