基于热辐射理论的熔融金属红外测温模型研究

针对传统接触法测温精度低、实时性差等问题,提出了一种基于热辐射理论的红外热像测温模型。首先,根据红外热像仪测温原理,搭建了熔融金属红外测温实验平台,获取了不同温度下熔融金属的红外图像。其次,为了提高测温精度,采用稀疏分解方法去除熔融金属红外图像的噪声,采用最小二乘法和改进遗传算法对提取的图像灰度均值进行灰度-温度的曲线拟合,建立红外图像的灰度值与被测物体表面温度之间的对应关系。最后,利用等温线显示炉内温度整体情况。实验结果表明,此模型可以有效地测量熔融金属的温度,并且测温精度较高,验证了模型的有效性和可行性。     

基于红外热图像灰度修正的辐射测温

基于红外热像仪的测温精度依赖于大气温度、相对湿度、大气透射率、翻转表像温度等参数的测量精度。为了减少这种依赖性和提高测量精度,提出了一种基于红外热图像灰度修正的辐射测温方法。首先基于高精度面源黑体建立了红外热图像灰度修正模型,然后通过灰度修正模型对实测的目标灰度进行修正,最后通过基于加权最小二乘法建立的热像仪辐射定标模型等计算出修正后的目标亮度和温度。在实验室环境下,分别基于红外热像灰度修正辐射测温法和直接用热像仪测温对目标进行了测量。结果表明,在实验室环境下,前者的平均测量精度较后者提高了3.6%。该方法对实验室环境下红外测温有较好的实用价值,对外场红外测温也有一定的借鉴意义。     

自适应维纳滤波在钢水红外图像去噪中的应用

基于辐射测温原理,介绍了红外测温理论和自适应维纳滤波处理方法,为了提高钢水的测温精度,对钢水的红外热图像噪声进行处理。搭建了实验平台,获得了不同温度下的钢水的红外图像,利用自适应维纳滤波对钢水红外图像进行去噪处理。利用Matlab软件进行仿真,通过对处理前后的红外图像的均方差和峰值信噪比进行比较,发现钢水红外图像的噪声得到了抑制。     

基于图像灰度的大范围辐射温度反演

为解决高温辐射源和环境温度对红外测温的影响,提高极端工况下红外热像仪的测温精度,以红外辐射理论以及红外热像仪测温原理为基础,提出了一种将红外图像灰度与目标温度、环境温度和积分时间相结合的综合辐射温度反演方法,该方法实现了环境(镜头)温度与场景温度参量解耦,可以独立预估各参量变化所产生的探测器响应变化。首先对红外热像仪进行数据标定,标定时一般采用高精度面源黑体,之后通过计算面源黑体辐射亮度,利用黑体辐亮度和黑体灰度的线性关系,对黑体温度与黑体图像灰度值两组数据之间关系进行拟合,建立全环境温度和全积分时间的大范围温度反演匹配模型。最后在实验室环境下,分别用热像仪和基于灰度的温度反演模型对探测目标进行测温。经过实验验证,该反演模型在实验室环境下取得了较为良好的效果。     

红外热像及比色测温技术在RH炉钢水温度检测中的应用

基于红外热像及比色测温技术的钢水温度检测可避免钢渣、钢水液面镜面效应等造成的测量误差。通过对红外热像的灰度分布特性、波动规律等的分析测算正向辐射概率,确定最佳采样区域,从而准确获取钢水温度。给出温度变化曲线,提高钢水温度数据测量的准确性和连续性,有利于精密炼钢的实现。     

3.2～3.4μm红外热像仪基于拟合的测温方法

研究目的为32～34μm窄波段红外热像仪的测温方法,本文从图像处理领域出发,利用红外热像仪和标准辐射源黑体,在一定的环境温度下,采集不同温度的黑体红外图像,通过数学建模软件对黑体图像进行灰度值计算,进而探究图像灰度值与温度的相关性,并基于最小二乘法和插值拟合思想构造黑体标定曲线,根据得到的标定曲线和已有的灰度值推出验证温度。经验证结果表明,测温精度有所提升,误差在049℃以内。     

基于模糊滤波器的钢水红外图像混合噪声处理

针对钢水红外热图像存在各种噪声造成最后的钢水温度测量精度低的问题,本文提出基于模糊滤波的混合噪声处理方法。该方法通过对模糊滤波器的设计以及隶属函数的训练,可以有效地对由加性高斯噪声与非加性脉冲噪声组成的混合噪声进行处理,提高钢水红外热图像的均方差和峰值信噪比。并通过搭建实验平台,利用基于模糊滤波器的混合噪声处理方法对不同温度下的钢水红外图像进行噪声处理。此外基于红外热图像灰度值与温度之间的关系,对去噪前后的钢水红外热图像对应的温度进行分析,并与热电偶测量的实时钢水温度进行对比,验证所提方法对提高测量钢水温度准确度的有效性。     

基于红外CCD的钢水红外测温模型分析

为了快速精确地在线测量钢水温度,采用红外CCD相机测温技术来测量钢水表面温度。利用红外CCD相机采集钢水在不同温度下的图像,计算出图像中与热电偶测温相近位置点区域的灰度均值,引入黄金分割寻优法对广义回归神经网络中扩展系数的确定进行了改进,并用传统的最小二乘法与改进的广义回归神经网络方法对灰度比和温度之间的非线性关系拟合曲线进行对比。结果表明,用改进的广义回归神经网络建立的测温模型有效地提高了在线温度测量精度,使钢水温度测量误差控制在0.1%范围内,符合工业设计要求。该研究为广义回归神经网络应用在钢水测温领域提供了参考。     

目标到测试系统距离对红外测温精度的影响

为了提高红外测温精度、减小测温误差,研究了目标到红外系统的距离对红外测温的影响,采用非制冷红外焦平面阵列热像仪和标准黑体进行定标研究,实验结果表明黑体红外热图像的灰度均值随温度呈线性变化,随距离呈非线性变化的关系,利用红外热像仪探测面上照度与像方孔径角的关系,对测试距离的影响做出了合理的解释;比较了不同距离处测量温度与真实温度的差别,得出在近距离测温时,距离变化对测温影响较大,最大误差可达±5℃;在远距离测温时,测试距离在大范围内变化,对测温结果影响很小,误差在±0.02℃范围之内.实际测量距离与热像仪标定距离不同,也会引入测温误差,因此保持实际测温距离与校准距离相同以减小误差,或根据不同距离处表观温度与实际温度的差别,对表观温度修正,以提高测温精度.     

距离对红外热像仪测温精度的影响及误差修正

通过分析红外热像仪测温原理,得出距离是影响测温精度的因素之一.为了提高测温精度,设计了距离对红外热像仪测温影响的实验.首先利用黑体对红外热像仪进行标定,然后在不同距离处对黑体进行测温.实验结果表明,距离的变化对测温精度有较大影响.通过整理实验数据,得出了两种温度下距离对测温精度的影响曲线,并拟合出了误差修正公式.经过误...     

自适应维纳滤波在钢水红外图像去噪中的应用

红外测温系统的应用减少了人工测温的安全事故,但其温度的准确性取决于由红外热像仪获得的图像的质量.为了对钢水红外图像质量的影响,提出了基于自适应维纳滤波的去噪方法.通过自相关的参数指数衰减模型来控制算法的计算复杂性和敏感性,进而有效提高维纳滤波器的去降噪性能.基于对不同温度下钢水红外图像的去噪处理,验证了所提去噪方法比维...     

基于比色测温技术的RH炉内物质聚类分析

RH精炼炉钢水温度监测中不可避免会出现因钢水滚动、钢渣、钢垢等造成的测量误差。通过对钢水和非钢物质的精确区分和聚类分析,例如关键参数的设计、采样区域的选择、灰度值的修正以及温度模型的建立等,从而准确获取钢水的实际温度,并给出温度变化曲线,提高钢水温度数据测量的准确性和连续性,便于精密炼钢和科学炼钢的实现。     

基于红外测温原理的转炉下渣检测系统

根据转炉出钢过程中控制下渣量的需要,设计了基于红外测温原理的转炉出钢下渣检测系统:首先使用红外测温系统对出钢注流的温度进行测量,并根据钢水、钢渣在远红外波段红外辐射率具有较大差异这一特性对钢水、钢渣进行区分,实时计算含渣量;在不同的炼钢现场（不同的大气透过率、环境温度、出钢温度等）,钢渣、钢水的辐射率是变化的,因此提出一种标定方法,在一定的使用环境下,对区分钢水、钢渣的温度阈值进行标定;提出一种快速寻找出钢注流边缘的方法,从而完成出钢注流跟踪,避免由于转炉角度变化（注流移动）,造成无法计算含渣量的情况。现场的实验结果表明:该方法能够控制钢包中钢渣的含量,较好满足了钢水炉外精炼的要求。     

红外靶标的图像灰度与温度相关性剖析

通过图像灰度与温度的相关性,可以精确地得到一些领域上难以被测量到的温度。提出了基于红外靶标的图像灰度与温度的相关性分析。以自行研制的红外靶标为研究对象, 采集带有圆形目标孔的红外靶标在不同温度(60~110℃)下的红外图像, 再利用Matlab提取不同温度下特定区域的红外图像灰度值,从而确定红外靶标图像灰度与其温度的相关性,得其相关系数为0.962。实验结果表明:红外靶标图像中AOI(area of interest)的平均灰度与温度存在明显的相关性, 当红外靶标的温度发生变化时, 其红外图像灰度也随之发生变化,且两者呈良好的线性关系。基于红外靶标的图像灰度与温度的相关性在造纸厂草料自燃研究、医疗安全、道路施工等方面都有着较好的应用。     

一种新的连铸中间包钢水液位测量方法

连铸中间包的钢水的液位测量环境恶劣和钢水上层覆盖保护渣层而导致钢水液位测量困难、测量准确度不高.针对此现状,本文提出了一种基于温场信息,利用计算机视觉测量实现的钢水液位测量方法.此方法通过对中间包内的空气层、保护渣、钢水层温场分析和获取,确定空气层-保护渣层和保护渣层 钢水层的温度梯度分界面位置,从而得到中间包内钢水液位.测量方法应用到现场,统计得到测量平均绝对误差为3.2mm,最大误差为5.2mm,最小达到0.3mm,本文液位测量方法准确可靠,具有良好的应用前景.     

环境温度对红外测温精度的影响及补偿方法研究

针对在线式红外测温仪的测温精度易受环境温度影响,导致测温误差增大的问题,提出一种基于环境温度的红外测温补偿方法,以减少测温误差.首先根据红外测温原理,搭建了红外测温实验平台,获取了不同环境温度下的测温数据;然后利用最小二乘法原理对提取的测温误差均值进行误差-环境温度的曲线拟合,得到了红外测温补偿模型;最后对其进行了实验验证.实验结果表明,使用该补偿模型对红外测温数据进行补偿,得到的红外测温值与真实目标温度值的最大相对误差为0.29％,说明提出的补偿方法降低了环境温度对红外测温的影响,有效提高了红外测温精度.     

基于激光定位与扫描的钢包温场测量方法

钢包是连接炼钢与浇注环节的容器,即将承接炼钢炉的注入钢水的钢包容器内壁温度直接决定了炼钢炉的出钢温度,与企业节能降耗密切相关.钢包在装盛钢水前的热修工位由行车吊装放置,其放置后的绝对位置难以固定,从而导致温场分布无法确定.针对此现状,本文提出了一种激光定位与扫描的钢包温度场测量方法,先利用定位激光确定被测钢包所处的空间坐标,再由主测量平台执行机构带动扫描激光与红外测温传感器扫描钢包内壁面获取钢包内壁各被测点的测距与温度值,根据空间坐标关系,将被测点测距值映射为钢包坐标数值,从而得到钢包内壁各点坐标与温度值,即温场分布.现场实验表明：该方法可实现钢包温场的获取,坐标定位不确定度≤ 3.0mm;温度测量最大误差4.7℃,最小误差0.5℃,平均误差小于3.3℃,达到较高定位与测量精度,为基于温度信息的冶金工艺控制提供重要参数信息.