棱镜分光式、多波长高温计.doc

目 录 摘要 2 前言（应用背景） 2 第一部分 多波长高温计工作原理及光学系统 3 第二部分 棱镜分光多波长高温计各个部分结构设计 4 1 目镜 4 1.1 目镜光学部分设计 4 1.2 目镜工作原理 4 2 物镜 5 2.1物镜光学部分设计 5 2.2物镜工作原理 5 3 场栏反射镜5 6 3.1 场栏反射镜固定及结构设计 6 4 反射镜17 7 4. 1 反射镜固定及角度可调结构设计 7 第三部分 关键技术及改进意见 9 第四部分 心得体会 10 第五部分 结束语 12 参考文献 13 附件一：棱镜分光多波长高温计使用说明 附件二：棱镜分光多波长高温计各部分结构参数  摘要 本文介绍一种棱镜分光式、多波长高温计。可完成-50~3000℃的温度测量。此仪器信噪比高、长期稳定性好、反映速度快．且结构紧凑、操作方便。该仪器在各项性能测试中，获得满意的结果。 关键词：棱镜分光 多波长高温计 前言（课题应用背景） 温度是一个表征物体状态的基本物理参数。温度的测量及控制在工业生产及科学研究中均具有重要的意义。随着科学技术的发展，高温测量对于宇航、能源、材料科学、冶金等领域的发展有特别重要的作用。 棱镜分光多波长高温计是一种新型的辐射测温仪器，可广泛应用于航天、航空、核能、兵器、冶金材料、能源等领域，作为非黑体的真温测量、热物性动态测试及温度传递等。它具有测温范围宽（-50~3000℃），反应速度快（亚毫秒级），长期稳定性好，使用寿命长等优点。它适用于远距离目标、运动物体、带电物体及不可接触的目标温度的测量。 第一部分 多波长高温计工作原理及光学系统 多波长辐射测温仪是通过测量目标在多个波长下的辐射能量来同时获得目标的真实温度和光谱发射率的辐射式测温仪器。棱镜分光多波长高温计采用棱镜分光获得工作波长，它最多可有35个波长，选择灵活。它克服了传统的干涉滤光片分光限定工作波长的不足，从而提高了仪器的精度和长期稳定性。 仪器的光路系统提供了辐射能量传播的通道，如图1所示。目标辐射的能量经主物镜1、2、3成像于场栏反射镜5，一方面经分划板7、场镜8和目镜9、10在孔径光栏11处成像用于瞄准，另一方面成像于视场光栏的能量经分划场镜6入射到准直物镜12、13准直为平行光，再投射到组合棱镜14上，组合棱镜将复式光展成光谱，经暗箱物镜15、16聚焦于反射镜17，反射至探测器线列，经转换及电路处理可直接显示被测目标的真实温度。 第二部分 棱镜分光多波长高温计各个部分结构设计 1 目镜 1.1 目镜光学部分设计 目镜部分有分划板7、场镜8和目镜9、10在孔径光栏11组成，其中分划板与场镜间距离可以微调（18±5 mm）。机械结构设计如下图： 41—目镜外框 42—开槽圆柱头螺钉M6×12 43—开槽紧定螺钉M5×8 44—目镜调节轮 45—目镜内框 46—目镜孔径光栏 47—目镜正片 48—目镜负片 49—目镜压圈 50—场镜 51—场镜压圈 52—分划板镜框 53—分划板 54—分划板压圈 1.2 目镜工作原理 目镜调节轮与目镜内框通过螺纹连接螺旋转动。而目镜内框通过开槽紧定螺钉与目镜外框连接，通过开槽圆柱头螺钉实现目镜内框防转。转动目镜调节轮，目镜内框只能移动，不能转动，从而实现微调功能。 2 物镜 2.1物镜光学部分设计 物镜由主物镜1、2、3和孔径光栏4组成，要求物镜与分划场镜的距离可以调节（147～160 mm），机械结构设计如下图： 1—开槽圆柱头螺钉M4×10 2—物镜外框 3—物镜调节轮 4—物镜内框 5—物镜压圈 6—主物镜1 7—主物镜2 8—主物镜3 9—孔径光栏 10—开槽紧定螺钉M6×10 11—开槽圆柱头螺钉M6×16 12—定位销钉3m6×20 2.2物镜工作原理 可以看出，物镜的设计与目镜类似，都是利用螺旋转动，镜框防转，从而实现镜体的移动调节。物镜调节轮与物镜内框通过螺纹连接螺旋转动。而物镜内框通过开槽紧定螺钉与物镜外框连接，通过开槽圆柱头螺钉实现物镜内框防转。转动物镜调节轮，物镜内框只能移动，不能转动，从而实现距离调节功能。 3场栏反射镜5 3.1 场栏反射镜固定及结构设计 场栏反射镜通过压板固定在反射镜镜架上。反射镜处于光路中心，与水平成45度。镜架处于一个水平导轨上，镜架中间有个孔，与螺杆构成螺旋转动。螺杆通过箱体和支撑架支撑。转动手柄，螺杆转动，镜架在导轨上移动，从而实现场栏反射镜进入或撤出系统光路。 场栏反射镜结构设计图如下： 俯视图： 13—直角导轨 14—开槽圆柱头螺钉M2×6