T, °С
λ, мкм
Ряд1
61
Таблица 3.3.
Показания прибора в вечернее время по каждому из фильтров
Номер фильтра Длина волны, мкм
Среднее значение,
°C
Среднеквадратическое отклонение
Без фильтра
4 - 16
-0,662 0,394988607 1
4,75 19,437 0,233540146 2
5,25 19,002 0,366191207 3
5,45 19,347 0,560482828 4
5,9 18,799 0,107093417 5
6,25 20,141 0,103966341 6
6,75 19,408 0,036551334 7
7,3 19,197 0,079 8
7,45 18,075 0,020124612
Рис. 3.10 График распределения температуры по длинам волн в вечернее время.
10 12,5 15 17,5 20 22,5 25 27,5 30 4
4,5 5
5,5 6
6,5 7
7,5 8
T, °С
λ, мкм
Ряд1
62
Таблица 3.4.
Показания прибора в ночное время по каждому из фильтров
Номер фильтра Длина волны, мкм
Среднее значение,
°C
Среднеквадратическое отклонение
Без фильтра
4 - 16 10,239 0,428752843 1
4,75 24,445 0,061359596 2
5,25 24,041 0,087914731 3
5,45 24,18 0,060991803 4
5,9 23,37 0,130996183 5
6,25 23,847 0,084267431 6
6,75 23,491 0,149026843 7
7,3 23,241 0,053749419 8
7,45 21,976 0,039799497
Рис. 3.11 График распределения температуры по длинам волн в ночное время.
10 12,5 15 17,5 20 22,5 25 27,5 30 4
4,5 5
5,5 6
6,5 7
7,5 8
T, °С
λ, мкм
Ряд1
63
Таблица 3.5.
Показания прибора подстилающей поверхности по каждому из фильтров
Номер фильтра
Длина волны, мкм
Среднее значение, °C
Среднеквадратическое отклонение
Температура поверхности, °C
Без фильтра 4 - 16 25,472 0,154194682 31,75 1
4,75 22,033 0,10020479 31,75 2
5,25 23,253 0,101985293 31,75 3
5,45 22,617 0,255814386 31,75 4
5,9 23,37 0,09486833 31,75 5
6,25 23,427 0,154534786 31,75 6
6,75 23,228 0,070398864 31,75 7
7,3 23,115 0,263030416 31,75 8
7,45 24,67 0,098488578 31,75
Рис. 3.12 График распределения температуры подстилающей поверхности по длинам волн.
10 12,5 15 17,5 20 22,5 25 27,5 30 4
4,5 5
5,5 6
6,5 7
7,5 8
T, °С
λ, мкм
Ряд1
64 Анализируя данные графики можно сделать вывод, что инфракрасное излучение, проходя через земную атмосферу, ослабляется в результате поглощения и рассеяния. Азот и кислород атмосферу не поглощают ИК-излучение, а только ослабляют его в результате рассеяния, которое для инфракрасного излучения значительно меньше, чем для видимого света. Данные графики можно сравнить с графиком пропускания инфракрасного излучения атмосферой по длинам волн (рис 1.3). На каждой волне оно отличается, поэтому возникают провалы и подъемы (рис. 3.9-3.11). Для дальнейшего анализа полученных данных и заключения выводов, результаты переданы специалистам.
65
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе написания выпускной квалификационной работы магистра была проделана работа, включающая в себя, как освоение теории для дипломного проекта, так и получение практических результатов.
Целью данной работы – была разработка устройства для мониторинга и оценки коэффициента спектральной яркости отражающей поверхности в инфракрасном диапазоне.
В результате выполнения работы была изучена теория дистанционного зондирования в инфракрасном диапазоне подстилающей поверхности и падающего излучения. Разработан проект устройства для мониторинга и оценки коэффициента спектральной яркости отражающей поверхности в инфракрасном диапазоне и подобраны все компоненты для его реализации. В итоге был разработан макет прибора и написана программа управления устройством, снятия и записи показания установленных датчиков.
Далее проведены измерения. Полученные данные предварительно проанализированы и отданы специалистам для дальнейшего анализа и заключения конечных выводов.
По итогам написания выпускной квалификационной работы магистра все цели и задачи были выполнены.
66
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Дистанционное зондирование земли [Электронный ресурс]: - режим доступа: http://open.ifmo.ru/images/e/e6/141011_distancionnoezondirovanie.pdf
– Загл. С экрана.
2. Криксунов Л. З. Справочник по основам инфракрасной техники. — М.: Советское радио, 1978. — 400 с.
3. Тепловые съемки. – Режим доступа: http://geologinfo.ru/geologiya/96-distantsionnye- metody-v-geologii-2?showall=&start=4, свободный. – Загл. с экрана. – Яз. рус.
4. Чапурский Л.И. Отражательные свойства природных объектов в диапазоне 400-
2500 нм. М..: Министерство обороны СССР, 1986.
5. Кринов Е.Л. Спектральная отражательная способность природных образований.
М.: Изд. АН СССР, 1947.
6. Мишев Д.Н. Дистанционные исследования Земли из космоса. — М.: Мир, 1985.
7. Дистанционное зондирование. – Режим доступа: http://avia.pro/blog/distancionnoe- zondirovanie, свободный. – Загл. с экрана. – Яз. рус.
8. Рис. Г.У. Основы дистанционного зондирования. –М.: Техносфера, 2006, 336 с.
9. Дистанционное зондирование.
–
Режим доступа: http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_colier/6661/ДИСТАНЦИОННОЕ, свободный. –
Загл. с экрана. – Яз. рус.
10. Глаголев Ю.А. Справочник по физическим параметрам атмосферы. — Л.:
Гидрометеоиздат, 1970.
11. Бурша М. Основы космической геодезии. - М., 1971-1975.
12. Мишев Д. Дистанционные исследования Земли из космоса. - М., 1985.
13. Введение в дистанционное зондирование. – Режим доступа: http://e- lib.gasu.ru/eposobia/gis/7.html, свободный. – Загл. с экрана. – Яз. рус.
14. Дистанционное зондирование земли. – Режим доступа: http://www.lomonosov- fund.ru/enc/ru/encyclopedia:01330:article, свободный. – Загл. с экрана. – Яз. рус.
15. Смирнов Л.Е. Аэрокосмические методы географических исследований. – СПб.:
Изд-во С-Петербургского ун-та, 2005. – 348 с.
16. Кондратьев К.Я., Федченко Н.П. Спектральная отражательная способность и распознавание растительности. — Л.: Гидрометеоиздат, 1982.
17. Кучко А.С. Аэрофотография и специальные фотографические исследования. М.:
Недра. 1988. – 236 с.: ил.
67 18. Зиман Я.Л. Исследование природных ресурсов Земли из космоса. — М.: Знание,
1980.
19. Рачкулик В.И., Ситникова М.В. Отражательные свойства и состояние растительного покрова. Л., Гидрометеоиздат, 1981.
20. Чандра А.М., Гош С.К. Дистанционное зондирование и географические информационные системы. Пер. с англ., М.: Техносфера, 2008. – 312 с.:ил.
21. Многозональные аэрокосмические съемки Земли. Сб. статей под ред. Р.З.Сагдеева.
— М.: Наука, 1981. – 302 с., ил.
22. Применение дистанционного зондирования [Электронный ресурс]: - режим доступа: http://sstu.syzran.ru/epa/docs/ITiOvNGO/2.3.pdf– Загл. С экрана.
23. Ллойд Дж. Системы тепловидения./Пер. с англ. под ред. А. И. Горячева. — М.:
Мир, 1978, с. 416.
24. Приборы
ИК-диапазона.
–
Режим доступа: http://www.npk- photonica.ru/content/products/ir-devices, свободный. – Загл. с экрана. – Яз. рус.
25. Кременчугский Л. С., Ройцина О. В. Пироэлектрические приемники излучения. —
Киев: Наук. думка, 1979. — 381 с.
26. Ллойд Дж. Системы тепловидения./Пер. с англ. под ред. А. И. Горячева. — М.:
Мир, 1978, с. 416.
27. Гордов А. Н. Основы пирометрии, 2 изд., М., 1971.
28. Кременчугский Л. С., Ройцина О. В. Пироэлектрические приемники излучения. —
Киев: Наук. думка, 1979. — 381 с.
29. Госсорг Ж. Инфракрасная термография. Основы. Техника. Применение. М.: Мир,
1988.
30. TMP007 Infrared Thermopile Sensor with Integrated Math Engine [Электронный ресурс]: - режим доступа: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tmp007.pdf
, свободный –
Загл. С экрана.
31. Adafruit TMP007 Sensor Breakout [Электронный ресурс]: - режим доступа: https://cdn-learn.adafruit.com/downloads/pdf/adafruit-tmp007-sensor-breakout.pdf, свободный – Загл. С экрана.
32. КИТ-тепловизор
[Электронный ресурс]:
- режим доступа: http://electromicro.ru/market/datchiki_i_sensory/kit- teplovizor_infrakrasnaya_termoparnaya_matrica_16_4_tochek/, свободный – Загл. С экрана.
68 33. Datasheet for
MLX90621
[Электронный ресурс]:
- режим доступа: https://www.melexis.com/en/documents/documentation/datasheets/mlx90621, свободный – Загл. С экрана.
34. Arduino
Mini
[Электронный ресурс]:
- режим доступа: http://arduino.ru/Hardware/ArduinoBoardMini, свободный – Загл. С экрана.
35. LMT01 - новый двухпроводной цифровой датчик температуры от TI [Электронный ресурс]:
- режим доступа: http://www.compel.ru/2015/10/02/lmt01-novyiy- dvuhprovodnoy-tsifrovoy-datchik-temperaturyi-ot-ti, свободный – Загл. С экрана.
36. D6T – инфракрасные матричные МЭМС датчики температуры от OMRON
[Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.compel.ru/2013/09/02/d6t- infrakrasnyie-matrichnyie-mems-datchiki-temperaturyi-ot-omron/, свободный. – Загл. с экрана. – Яз. рус.
37. Установка и настройка Ардуино [Электронный ресурс]: - режим доступа: http://wiki.amperka.ru/arduino-быстрый-старт:start, свободный – Загл. С экрана.
38.
39. Программирование
Ардуино [Электронный ресурс]: - режим доступа: http://arduino.ru/Reference, свободный – Загл. С экрана.
40. Подключение периферии к Ардуино [Электронный ресурс]: - режим доступа: http://zelectro.cc/arduino_modules_sensors, свободный – Загл. С экрана.
69
ПРИЛОЖЕНИЕ
// Подключение библиотек
#include
#include "Adafruit_TMP007.h"
#include
#include
#include
#include
// Подключение устройств и оппределение переменных
Adafruit_TMP007 tmp007_0(0x40); const uint8_t PIN_CS = 10;
File myFile; iarduino_RTC time(RTC_DS1307);
#ifndef cbi
#define cbi(sfr, bit) (_SFR_BYTE(sfr) &= _BV(bit))
#endif
#ifndef sbi
#define sbi(sfr, bit) (_SFR_BYTE(sfr) |= _BV(bit))
#endif
#define STEPS 200
Stepper stepper(STEPS, 2, 3, 4, 5); int countFilter = 0; int SDcard = 1; volatile unsigned int count = 0; void setup(){
Serial.begin(9600); pinMode(6, OUTPUT); digitalWrite(6,LOW); pinMode(9, INPUT); initComp(); stepper.setSpeed(30);
// инициализация SD карты с указанием номера вывода CS if(!SD.begin(PIN_CS)){
Serial.println("SD-card not found");
SDcard = 0;
70
} time.begin();
//time.settime(0,53,23,14,6,17,3); // сек, мин, час, число, мес, год, день tmp007_0.begin(TMP007_CFG_1SAMPLE);
//Прописывание заголовка новых измерений в файле myFile = SD.open("data.txt", FILE_WRITE); if(myFile){ myFile.println(""); myFile.println("============================================"); myFile.println(time.gettime("d-m-Y H:i:s")); myFile.println("LMT01;TMP007-obj;TMP007-die;"); myFile.close();
} else{
Serial.println("file is not opened");
}
Serial.println(time.gettime("d-m-Y H:i:s"));
Serial.println("LMT01;TMP007-obj;TMP007-die;");
// Установка первого фильтра int optoState = digitalRead(9); while ( optoState!=0 ) { optoState = digitalRead(9); if(optoState!=0) stepper.step(1);
} delay(1000);
} void loop() { if(countFilter==0 && SDcard == 1) { for(countFilter=0;countFilter<8;countFilter++){
Serial.println("");
Serial.print("Фильтр № ");Serial.println(countFilter+1); float contact_objt = GetTemperature();
Serial.print(contact_objt); Serial.print(";"); float objt = tmp007_0.readObjTempC();
Serial.print(objt); Serial.print(";"); float diet = tmp007_0.readDieTempC();
71
Serial.print(diet); Serial.println(";"); myFile = SD.open("data.txt", FILE_WRITE); if(myFile){ myFile.println(""); myFile.print("Фильтр № ");myFile.println(countFilter+1); myFile.print(contact_objt); myFile.print(";"); myFile.print(objt); myFile.print(";"); myFile.print(diet); myFile.println(";"); myFile.close();
} stepper.step(25); delay(1000);
}
} else { if(!SD.begin(PIN_CS)){
Serial.println("SD-card not found");
SDcard = 0;
}
//Прописывание заголовка новых измерений в файле myFile = SD.open("data.txt", FILE_WRITE); if(myFile){ myFile.println(""); myFile.println("============================================"); myFile.println(time.gettime("d-m-Y H:i:s")); myFile.println("LMT01;TMP007-obj;TMP007-die;"); myFile.close();
}else{
Serial.println("file is not opened");
}
Serial.println(time.gettime("d-m-Y H:i:s"));
Serial.println("LMT01;TMP007-obj;TMP007-die;");
// Установка первого фильтра int optoState = digitalRead(9); while ( optoState!=0 ) {
72 optoState = digitalRead(9); if(optoState!=0) stepper.step(1);
} countFilter = 0; delay(600000);
}
}
//Функция получения температуры с контактного датчика float GetTemperature() { float temp; int old_counts = 0; int counts = -1; noInterrupts(); count = 0; interrupts();
// power on LMT01 digitalWrite(6, HIGH); delay(55); while(counts != old_counts){ old_counts = counts; noInterrupts(); counts = count; interrupts(); delay(5);
} noInterrupts(); counts = count; interrupts(); digitalWrite(6, LOW); temp = counts / 16.0 - 50.0; return temp;
}
// Настройка компаратора void initComp() { cbi(ACSR, ACD);
73 sbi(ACSR, ACBG); sbi(ACSR, ACIE); cbi(ACSR, ACIC); sbi(ACSR, ACIS1); cbi(ACSR, ACIS0); sbi(PRR, PRADC); cbi(ADCSRB, ACME);
}
ISR(ANALOG_COMP_vect) { count++;
}
|
Скачать 2.08 Mb.