摘 要

对于发电厂的一些重要电气设备，像高压开关柜、母线接头等由于运作时间较长，有些关键部位会出现老化及接触电阻过大的问题，进而逐渐发热且该温度不能够得到有效检查，其原因存在多种可能，目前最好的解决方法是通过非接触式的测温方法对其进行监测。本设计本着追求最低成本的原则，在保证仪器测量精度的前提下，开发了一套非接触式红外测温系统，对重要电气设备及其关键部位实时监测，设计中还对系统进行了大致架构。本文以红外测温原理为基础，设计了在强电强磁场环境下应用的红外测温系统，包括整体的设计方案、硬件电路设计，软件算法及流程，对系统的测试当中，调整其误差低于±0.2℃，提高了测量精度。主要介绍红外辐射原理，基于STC89C52和MLX0614中所包含的红外测温系统，对其工作原理做全面分析进而详细介绍该系统的设计与实现方法，介绍内容同时也包含测温系统相关使用要求在内。

关键词：温度测量 红外测温 STC89C52

Design of infrared temperature measurement system

Abstract

For some important electrical equipment in power plants, such as high-voltage switchgears, switchgears, bus connector, etc., during certain long-term operation, certain key parts of these devices will be heated due to aging or excessive contact resistance. The temperature of these heat-generating parts is usually not directly detectable for many reasons, and the best solution at present is to monitor it through non-contact temperature measurement methods. Based on the principle of pursuing the lowest cost, this design develops a non-contact infrared temperature measurement system under the premise of guaranteeing the measurement accuracy of the instrument and monitors the important electrical equipment and its key parts in real time. In the design, the system is also roughly structured. According to the principle of infrared temperature measurement, an infrared temperature measurement system under strong magnetic field environment is designed, including overall design scheme, hardware circuit design, software algorithm and flow chart. During the system test, the error was adjusted to within ±0.2°C, improving the measurement accuracy. The principle of infrared radiation is mainly introduced. The working principle of infrared temperature measurement system based on STC89C52 and MLX90614 is introduced and this paper also explains the design and implementation of the system. The applicable conditions of the temperature measurement system are briefly introduced.

Key words: Temperature measurement；infrared temperature measurement；STC89C52

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 红外测温技术的发展及研究现状 2

1.3 主要研究内容 3

第二章 红外测温原理 5

2.1 概述 5

2.2 红外辐射原理 5

2.3 红外探测原理 5

2.4 红外测温系统的性能指标 6

2.5 红外测温的诊断方法 8

2.6 小结 9

第三章 红外测温系统的硬件设计 10

3.1 设计目标 10

3.2 红外传感器MLX90614 11

3.3 单片机STC89C52 13

3.4 LCD1602 14

3.5 总体硬件设计 16

第四章 软件应用与程序设计 19

4.1 软件应用 19

4.2 程序设计 20

4.2.1 主程序 20

4.2.2 MLX90614子程序 21

4.2.3 LCD1602子程序 23

第五章 系统调试及改进 24

5.1 红外测温仪的使用注意事项 24

5.2 调试 24

5.2.1 距离系数 24

5.2.2 分辨率 26

5.2.3 传感器误差 27

5.3 改进方案 28

参考文献 29

致 谢 31

附录1 原理图 32

附录2 实物效果图 33

附录3 程序 34

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

国网能源研究院通过深度探究明确指出，现阶段全球电力需求量增长速度较快，且这种趋势将持续到将来20年，其中2/3左右需求来自亚太和非洲，2045年左右电能将超越石油，成为终端需求的第一大能源，同时由于全球气候变暖等环境因素，电能相对低碳、高效、节能的优势也展示出，其必将成为全球能源的第一大需求。在我国，全社会用电量已连续两年上升，西北地区用电量增速最快，第二产业是全社会用电主力，由于“一带一路”、“西部大开发”等国家层面的政策导向，未来我国西部地区对用电量的需求会进一步增长，因此加快电网建设，保障电网运行安全，增大新能源的发电量比重，是电力行业发展的必然趋势。

电网运行安全与否就是看电力设备工作状态是否正常可靠，而看电力设备是否可靠，目前的主要方法是检测电力设备的温度，统计数据表明，其中设备的热故障是导致发变电厂事故的主要原因^[1]，发电厂、母线接头等诸多较为关键的电气设备由于运用时间过长，将出现老化及接触电阻过大乃至逐渐发热，如若在一定时间内做有效检测，相应风险产生的概率将大大提升，选取更为优质的监测设备，会使设备的维修成本降低 25%-50%，设备的故障率降低75%，经济效益十分明显^[2-3]。

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