基于多信息融合铸坯温度场测量方法及影响因素分析

连铸生产过程中,铸坯内部温度场无法实时测量,表面温度难于准确测量,而稳态传热模型不能模拟实际工艺参数频繁变化的浇注过程,本文建立了实时凝固传热模型,并对模型的影响因素进行了分析.考虑到铸坯表面随机剥离的氧化铁皮对其测温的干扰,研究建立了基于面阵的CCD测温系统,并结合数值分析方法,消除了铸坯表面氧化铁皮对测温的干扰,还原铸坯表面真实温度,使测量的铸坯表面温度波动在±10℃范围内.通过采用CCD面阵测温、射钉测厚以及数值分析方法,实现了基于多信息融合的铸坯温度场在线测量,为二冷配水动态优化和铸坯温度场闭环控制提供了基础.     

基于辐射换热理论研究水雾对红外辐射测温仪的影响

从辐射、吸收或散射性参与介质的辐射换热机理出发,通过建立有参与性介质影响时辐射测温问题的物理模型与数学模型,探讨了当高温物体表面被水雾遮盖时,采用单色,比色红外辐射测温仪进行温度测量时所受到的影响.参与性介质影响下辐射测温问题的数学模型主要包括介质辐射换热模型和辐射测温仪模型.模型求解中水雾的辐射特征由Mie散射理论求解,考虑到辐射测温仪的工作特性,采用在波带上积分的方法处理水雾随光谱变化的辐射特性,并采用离散坐标法求解谱带辐射传递方程.研究表明,水雾粒子介质的粒度分布情况及辐射测温仪工作波长是测温体系的两个重要的影响因素.受到水雾介质的衰减作用,单色辐射测温仪的测量值小于真实值,比色测温仪的测量值则随着工作波长的不同可能比真实值偏大,也可能偏小.     

热释电红外电视测温的物理基础

在温度和辐射基本定律的基础上，讨论了利用物体辐射红外能量进行非接触式测温的一些基本要点，针对热释电红外电视这一特殊的红外成像系统的特点，提出了红外热电视测温的可能性及基本方法，     

水雾对红外光谱遮蔽衰减特性研究

从理论上简要阐述了水雾对红外光谱的遮蔽衰减特性,用朗伯—比尔定律描述、分析了红外光谱在辐射传输过程中辐射经水雾吸收和散射后的能量变化.同时用米氏散射理论解释、计算水雾粒子的散射系数、消光系数并考虑路径辐射过程其他因素的影响.并且通过检测评估说明了水雾对红外辐射能量的遮蔽衰减特性.     

水雾多光谱隐身实验研究

详细论述了水雾多光谱(可见光、红外等)隐身的原理,并通过对模型车施加水雾前后可见光及红外辐射衰减的实验研究,得出了水雾对军事目标可见光、红外辐射衰减的一般规律。     

WFHX-63型便携式红外辐射温度计

利用红外探测器来检测被测物体的红外辐射能量,将其转换成电信号,并据此确定被测物体的温度,这就是非接触式测温的原理。与采用热电偶、热电阻为传感器的接触式测温方法相比,非接触式测温具有如下特点:1.非接触测温不影响被测物体的温度分布;2.反应速度快;3.灵敏度高;4.测温范围广,尤其适用于测量高温。因此,非接触测温仪表越来越受到工矿企业的欢迎,应用领域也越来越广泛。本文介绍 WFHX-63型便携式红外辐射温度计,该仪表读数直观、功能多、精度高、测温范围广,其性能指标已达到国外同类产品80年代中期的技术水平。     

水雾热遮蔽过程的辐射与导热耦合换热

人工水雾对热辐射有着强烈的散射和吸收,可用于火灾安全和红外隐身。将水雾视为吸收、各向异性散射的灰体介质,考虑水雾的介质辐射、多重散射和环境的影响,利用窄谱带模型和Mie散射理论计算离散谱带的平均光学系数,将辐射传输方程和能量守恒方程耦合计算,建立了8~14微米红外辐射在水雾中衰减的计算模型。应用蒙特卡洛法与本文算法作对比,验证了模型的正确性;计算分析了目标在水雾遮蔽下的辐射强度场、热流密度散度以及对水雾温度场的影响;利用本文模型计算了光谱半球通过率,通过与朗伯比尔定律作对比,反映了介质辐射、多重散射、辐射热流等因素使得水雾遮蔽效率降低。     

红外焦平面探测器辐射非均匀性校正方法

大面阵红外焦平面探测器的应用日趋广泛,而面阵的不断增大会导致很多不可避免的成像误差,对最终成像效果有较大影响,有必要对其进行校正。在红外焦平面探测器输出信号参数的测试中,针对圆形冷屏限制的红外焦平面分析比较了两种辐射非均匀性校正方法,一种方法为建立光敏元立体角的数学模型,用SolidWorks和MATLAB等软件求出这些立体角从而得到校正因子;另一种方法为从光敏元的视场角ω′出发,按辐射光照度以cos4ω′衰减的规律进行校正。以320×320红外焦平面探测器为例,从面阵中选取均匀性较好的若干行作为样本,对其测试数据进行校正。分析表明,两种方法校正后的曲线较为平直,但第二种方法的校正效果比较理想,可见视场角校正法对数据的非均匀性有较大改善。因此,为了真实地反映探测器的非均匀性,需要对像元辐射通量进行校正。     

FY-3B MERSI短波红外波段温度响应与在轨定标分析

风云三号B星(FY-3B)中分辨率光谱成像仪(Medium resolution spectral imager, MERSI)的两个短波红外波段(1.64和2.13 $\mu$m) 采用光伏碲铬汞探测器,由于辐冷问题导致短波红外波段探测器的实际工作温度远高于设计值,影响了其在轨辐射特性。 对处于高温工作状态的FY-3B MERSI短波红外波段的长时间序列在轨辐射特性进行了较为系统的研究分析。采用冷空观测和 遥测温度时间序列数据开展了工作温度对遥感器响应的影响分析,发现短波红外波段的冷空值与探测器温度之间存在正 相关关系。采用线性模型描述仪器响应的温度依赖性,获得了温度校正因子;温度每变化1度, 1.64和2.13 $\mu$m波段冷空观 测值分别变化约0.7\%和5\%。进行温度校正后,冷空观测时间序列的波动显著降低。采用全球多目标定标方法获得了 短波红外波段的在轨辐射响应变化,在参考温度下,2011年11月至2016年12月,1.64和2.13 $\mu$m波段的总衰减分别 约为6\%和11\%。通过与Aqua中分辨率成像光谱仪(Moderate-resolution imaging spectroradiometer, MODIS)的 多年交叉比对分析,发现不管是否在定标过程中进行温度校正,采用基于长时间序列趋势建模的日定标更新后MERSI 与MODIS的辐射偏差较为稳定,可以满足7\%的定标指标要求。     

基于MLX90614的非接触式母线温度在线监测系统

MLX90614具有体积小、测温范围宽、高精度、无接触测量等优点,在此提出一种基于MLX90614非接触式母线测温开关柜在线监测预警系统,其采用MLX90614BCI红外传感器模块测量开关柜母线温度,再利用ZigBee无线通信方式将温度数据传递至本地终端。经过实践测试表明,该测温点终端能准确测量母线温度,同时将该温度反馈到本地开关柜终端,通过校正红外发射率进行温度校正的方法,可使测温精度达到±0.5%,能够实现对开关柜母线温度的高精确温度测量和预警,并且能对柜内母线温度异常位置进行准确定位,便于故障状态检修,提高了开关柜运行的可靠性,保障了开关柜系统的安全。     

人造水雾对红外辐射衰减的建模与仿真研究

在建立水雾红外衰减模型时,通常把水雾空间看作单一均匀整体进行处理,然而雾滴的扩散现象会使水雾的雾滴密度无法做到处处相等,所以仿真结果与实际情况之间普遍存在较大偏差。针对这一问题,基于高斯扩散理论与Mie散射理论,提出了一种新的建模方案。通过将水雾空间划分为多个子空间,并计算每个子空间内水雾的消光性能,提高了建模的准确性;同时根据仿真结果,分析了水雾在不同方向上的红外辐射衰减能力。该研究对于制定有效的红外对抗策略具有一定的参考价值。     

细水雾发生及抑制液体火焰的实验研究

本文设计加工了细水雾发生器，并且应用三维LDV／APV(Adaptive Phase/Doppler Velocimeter)系统对其产生的细水雾雾场特性参数做了有效的测量，并在此基础上进行了细水雾抑制液体火有效性的模拟实验．利用热像仪、热电偶和摄像机等仪器研究了这种细水雾抑制熄灭煤油火和酒精火的过程。实验结果表明细水雾技术具有应用在灭火系统上的可行性，并具有优越的特点。     

矩型坯连铸机二冷水控制模型的研究与应用

二次冷却是连铸生产中的重要控制部分,对铸坯质量起着非常重要的作用。由此,二冷水控制模型的研究与应用也显得尤为重要。本文主要针对莱铜矩型坯连铸机,对二冷水控制模型进行深入的分析与研究。     

基于二次修正提高宽动态红外辐射测量精度

随着高超音速武器的出现,实现系统对目标从低温到高温宽动态的辐射测量是未来的发展趋势,而现在对辐射测量宽动态范围的研究相对较少。文中针对宽动态辐射测量中的平行光管和衰减片带来的误差提出了二次修正方法,进一步提高了高温红外辐射测量的目标反演的精度。为验证文中提出方法的实际效果,对基于600 mm口径的中波红外辐射测量系统进行了实验。并利用文中的方法对2%、10%、20%的辐射测量结果进行了修正,实验分析结果显示,该修正方法分别将原有的测量精度提高3.31%、3.27%、1.60%,证实修正方法可以有效地提高辐射测量的精度,具有一定的工程实践意义。     

二冷动态配水数据优化

二冷水的主要作用是为连铸二冷段提供生产过程中所需要的冷却水,针对此介绍了二冷水L1和L2控制系统数据通讯的优化模式,及对现有二冷水系统的升级改造。系统升级后提高了铸坯的表面和内部质量,并且运行稳定。     

红外辐射式干扰弹能量测量装置研究

为了实现对干扰弹能量及特性的非接触式测量,开展了基于红外辐射式干扰弹能量测量装置研究。首先,针对干扰弹的能量和辐射的波段等特点进行了总结和提炼;接着,确定了用红外辐射能量的量级来表征干扰弹的能量及其特性;然后,在以上的理论基础上,对红外辐射的能量测量进行仿真和研制,包括探测器的选取与应用设计,模拟信号处理和数字信号的处理,采用相关测量方法对能量进行检测以及计算。最后,介绍了红外测量装置的具体实现方法以及优势。实验结果表明:红外辐射能量测量装置的响应时间小于2.5 ms;探测灵敏度优于2.5108 cmHz1/2W-1。基于红外辐射式的能量测量系统成功实现了对1~21 m的长波红外能量的准确测量,且具有较高的灵敏度和较低的相应时间。     

基于参考源的空间目标红外辐射特性测量

地基测量是获取空间目标红外辐射特性的主要手段。地基测量由于大气影响,测量结果含有严重误差。利用由大气光学参数测量设备和辐射传输软件构成的大气同步修正系统,可以减小大气影响引入的误差。然而,由于典型大气模式和测量参数精度限制,经大气修正后的测量误差仍高于20%。提出一种基于红外标准星的辐射测量方法,使用与目标具有相近观测仰角的红外标准星作为参考源,准确获取空间目标观测光路上的透过率,分析了水汽、臭氧和观测仰角对透过率精度的影响。进行了红外星测量实验,利用文中方法测量的目标辐射误差为4.65%,明显优于传统方法的14.57%。结果说明文中方法能作为一种获取空间目标红外辐射的有效途径。     

连铸二冷喷嘴试验装置及自动化控制系统

连铸二次冷却段是连铸机的关键设备，二次冷却控制直接影响连铸坯的内部和外部质量，其特点是要求流量控制范围大。二次冷却水量的控制范围随喷嘴的压力一流量特性而变化，所以测试、分析喷嘴特性尤为重要。宝钢喷嘴试验装置主要是模仿连铸二冷各段内、外弧的冷却工况，对喷嘴的冲击压力特性及水流密度特性、热态特性进行测试，并由测试数据和分析结果给出冷却水量与铸坯冷却状态之间的特性关系，对系统功能及主要控制技术做了介绍。     

Nd∶GGG激光晶体热容工作下的热致效应与冷却特性数值模拟

基于对称双侧激光二极管(LD)抽运Nd∶GGG(掺钕钆镓石榴石)激光晶体板条,从热传导基本方程出发,以废热等效于内热源模型为前提,利用有限元分析软件ANSYS对Nd∶GGG板条在热容工作下的瞬态温度场及应力场进行了数值模拟,分析了在不同边界条件下温度和应力随时间和空间的变化特性及其热致变形。计算结果表明:在激光发射阶段,边界非绝热使得板条在垂直光轴方向产生温度梯度,由此产生的折射率梯度和应力梯度导致距离光轴最远的板条边缘和光轴处产生约0.2μm的变形量。同时模拟了冷却阶段空气对流冷却、水循环冷却及喷雾冷却条件下的温度变化过程,研究了适用于热容板条固体激光器工作的冷却手段。     

基于大气程辐射比例修正的红外辐射特性测量

大气程辐射是影响目标红外辐射特性测量精度的重要因素之一。本文利用大气程辐射修正因子修正大气程辐射值以提高其测量精度。首先,给出目标红外辐射特性测量模型,然后,提出利用大气程辐射修正因子的目标红外辐射特性测量方法。该方法将一定距离下实际测量的大气程辐射和MODTRAN计算的大气程辐射之比定义为大气程辐射修正因子,最后利用该修正因子对其他距离的MODTRAN计算的大气程辐射进行修正并进行目标的辐射反演,获得目标辐射特性。本文利用中波红外摄像机和小面源黑体开展目标红外辐射特性测量实验。实验结果表明,本文方法较传统方法可以在一定程度上提高目标辐射特性测量精度,将精度提高2%左右。