| 燕山大学毕业设计 光纤辐射温度计及其在金属切削热测量中的应用 共78页。 目录 摘要………………………………………………………………………………Ⅰ Abstract………………………………………………………………………Ⅱ 第1 章 绪论………………………………………………………………………1 1.1 引言………………………………………………………………………...1 1.2 用于金属切削的温度测量的研究现状…………………………………...1 1.2.1 测量切削温度的常用方法………………………………….………..1 1.2.2 红外辐射非接触温度计用于切削温度测量…………….…………..3 1.3 课题研究的意义及主要内容…………….……….. …………….………..6 第2 章 金属切削热的形成机理及其切削温度的分布……….. …………….. ..7 2.1 引言…………….……….. …………….……….. …………….…………..7 2.2 切削热的来源和传出…………….……….. …………….………………..7 2.3 切削过程中刀具工件切屑的温度分布………………….………………..8 2.3.1 刀具的温度分布…………….……….. ……………….……………..8 2.3.2 切屑与工件的温度分布………….……….. …………….…………..8 2.4 影响切削温度的重要因素…………….……….. …………………. . .…10 2.4.1 切削用量对切削温度的影响….….…………………. .……………10 2.4.2 刀具几何参数对切削温度的影响…………….……………………13 2.4.3 刀具磨损对切削温度的影响…………….……….. ……………….14 2.4.4 工件材料对切削温度的影响…………….…………………………14 2.5 切削热不利影响和应用…………….……….. …………….……………16 2.6 本章小结…………….……….. …………….……….. …………….……18 第3 章 用于金属切削的光纤辐射温度计的设计…………….………………. 19 3.1 引言…………….……….. …………….……….. …………….…………19 3.1.1 辐射测温的基本原理…………….……….. …………….…………20 3.1.2 单色辐射测温原理…………….……….. …………….……….. ….21 3.2 系统的总体方案…………….……….. …………….……….. ………….22 3.3 测量系统的设计…………….……….. …………….……………………23 3.3.1 光纤探头…………….……….. …………….……….. …………….23 3.3.2 前置器…………….……….. …………….…………………………25 3.3.3 有源低通滤波…………….…………………………………………27 3.4 信号处理系统的总体设计…………….……….. …………….…………29 3.5 系统硬件设计…………….……….. …………….………………………29 3.5.1 AT89C55…………….……….. …………….………………………..29 3.5.2 A/D 转换器AD7705…………….……….. …………….……………30 3.5.3 显示接口芯片PS7219…………….……….. …………….………...34 3.5.4 X25045…………….……….. …………….……….. …………….…35 3.5.5 采用AD421 的标准电流输出扩展…………….……………………36 3.5.6 键盘的扩展…………….……….. …………….……………………37 3.6 系统软件设计…………….……….. …………….……….. …………….38 3.6.1 主程序…………….……….. …………….……….. …………….…38 3.6.2 数据处理子程序…………….……….. …………….………………38 3.6.3 键盘处理…………….……….. …………….………………………43 3.7 本章小节…………….……….. …………….……….. ………………….45 第4 章 光纤辐射温度计用于切削温度测量的实验……………………………46 4.1 引言………….……….. …………….……………….……….. …………46 4.2系统的温度标定实验…………….……………………………………….46 4.3系统用于机床切削温度测量的实验…………….…………………….…47 4.4 本章小节………….……….. …………….……………….……….. ……48 结论………….……….. …………….……………….……….. …………….……49 参考文献………….……….. …………….……………….……….. …………….51 攻读硕士学位期间发表的论文………….……….. …………….……………….55 致谢………….……….. …………….……………….……….. …………….……56 摘要 在金属切削过程中，切削温度是重要的控制参数之一。由于金属切削的 加工环境恶劣，切削过程中产生的瞬时高温测量难度较大。因此，设计具有高 精度、高灵敏度，并能实时控制的测温系统具有十分重要的意义。 本文针对金属切削的特殊工况下的测温要求，基于辐射测温的原理，提出 采用光纤辐射测温的方法。系统利用光探头完成信号采集工作，用光纤将被测 信息输出，再配合前置器信号变换及单片机AT89C55处理，实现温度的精确 测量、显示及标准电流的输出，同时，串行口能完成上位机的通信，从而实现 了测量结果的分析及输出控制的要求。 分析了金属切削中切削热的来源和传出，以及刀具工件的切削温度的分 布，总结了影响切削温度的重要因素和切削热的不利影响和应用，为温度测量 系统的设计提供了理论依据和生产需要的技术要求。 基于金属切削的测温工况建立了测量系统的数学模型，设计了光纤探头、 前置器、有源低通滤波，特别设计了信号处理的硬件系统和软件系统，从而实 现了温度的显示及切削温度的比较、输出控制等要求。 进行了用于金属切削的光纤辐射温度测量系统的相关实验，结果表明本系 统具有测量精度高、稳定性好，便于实时控制等优点。 关键词 切削热；辐射测温；光纤探头；前置器；有源低通滤波；单片机 |
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