基于DSP和CCD的图像测温系统的设计

为实现高温物体的实时测温,设计了基于DSP和CCD的双波段图像测温系统.该系统利用DSP芯片的高性能数据处理能力将CCD采集的包含温度信息的图像进行处理,并将处理后的图像通过USB2.0接口送往主机显示.其在高温测量和火灾检测方面有很好的应用前景.     

CCD比色测温中辐射图像滤波与分割

目的 高温热辐射图像存在较为严重的环境光、烟雾和粉尘干扰,因此图像滤波和分割是CCD比色测温法中实现准确测温的关键步骤。但传统的彩色图像处理方法不适合直接应用于辐射图像处理。方法 热辐射图像相邻像素间具有较强的相关性,为了量化表征不同空间距离像素颜色值之间的相互关联程度,设计了一种归一化空间距离加权函数,并与能同时滤除色调和亮度噪声的距离方向滤波器相结合,构建一种归一化空间距离加权距离方向滤波器。热辐射图像B基色接近于零,R、G基色分布在特定的直线方向上,且在该直线方向上呈现易于分割的双峰特性。为此提出利用Fisher准则构建R-G基色2维向量最佳1维投影,在1维空间利用最大类间方差法进行图像分割。结果 将本文方法与传统图像处理方法（采用距离方向滤波器滤波,彩色空间聚类法进行图像分割）进行比较,在高温工业炉上,经传统方法处理后的测量最大相对误差为1.99%,本文方法处理后为1.10%;在铜锍熔炼闪速炉上,传统方法最大相对误差为3.67%,本文方法为1.31%。经河南省计量院校验,基于本文方法构建的高温场测量仪在880℃~1 520℃的温度范围内测温最大绝对误差为4.2℃,最大相对误差为0.43%。结论 归一化空间距离加权使得滤波器在抑制冲击噪声的同时具有更好的保留细节的能力,图像分割算法能够克服与目标亮度相近的干扰,准确分割出待测目标。因此本文提出的图像处理方法能够有效克服高温辐射图像中的各种干扰,提高辐射测温的精确度和可靠性。     

CCD辐射测温的动态范围研究

工业用CCD较窄的动态范围无法满足高温测量领域宽测温范围的要求,使基于CCD的辐射测温技术的应用受到限制。多篇文献提出在CCD前加高衰减率的中性滤光片来扩大测温范围。通过分析CCD光电转换特性和辐射体单色辐射亮度与温度之间的关系,指出使用中性滤光片虽然可以扩大测温范围,但其效果有限,仍难以满足高温测量的应用要求,实验结果证明了结论的正确性。     

CCD辐射测温的数值解析及误差校正

提出一种新的CCD辐射测温数值校正方法。针对CCD测温时的两个主要误差来源(CCD光谱响应曲线和辐射体光谱发射率)进行了分析,运用图象处理技术对CCD光谱响应曲线进行离散化数值解析,借助比色测温原理标定并解析辐射体光谱发射率,建立了CCD辐射测温校正公式,实验数据表明测温方法及误差校正的有效性。这种测温方法是由CCD图像传感器对辐射体直接采集成像,在工业现场可摈弃附加外设的繁琐和不便,为辐射测温系统的便携性、实用化创造了条件。     

基于彩色CCD的双色与三色辐射测温法比较研究

双色与三色比色测温是彩色CCD辐射测温常用方法。通过理论分析和实验研究,分别从测温动态范围和测温精度两方面对双色法和三色法进行了比较研究。研究发现,在光圈快门组合保持不变的条件下,选取红、绿双色进行比色测温具有较宽的测温动态范围;在对辐射体做灰体假设的情况下,三色测温方法具有更高的测温精度。提出了构建一种可切换测温方法的统一测温硬件平台,统一测温平台综合了双色法和三色法两者的优点,可同时满足更宽的测温动态范围和更高的测温精度的要求,应用灵活。     

基于图像处理的膏体推进剂火焰测温

膏体推进剂火焰温度测量对推进剂配方的研制及火箭发动机的设计具有重要意义.为了测试推进剂燃料温度分布,采用彩色CCD比色测温技术,设计了一种非接触式膏体推进剂火焰测温系统.利用黑体炉对测温系统进行标定,通过现场本生灯试验对测温系统进行精度检验,最后,对青体推进剂在开放空间内的燃烧火焰进行图像测温.结果表明方法简单可靠,基本满足青体推进剂火焰测温要求,由于系统拍摄图像实际上是火焰在CCD靶面上投影叠加的效果,对最终处理结果具有一定影响,方法仍有待改进.     

基于CCD图像传感器的火焰温度场测量的研究

研究了比色测温法的原理,推出了计算高温物体温度场的计算公式,并运用图像处理技术得到了高温物体表面的温度分布。同时以酒精灯火焰作为研究对象,通过彩色CCD工业相机和图像采集卡设置图像的各种参数,将火焰的数字图像采集到计算机,在对图像进行预处理后计算出火焰图像的温度场,最终生成了相应的等温线。     

基于面阵CCD比色测温方法的研究改进

采用比色法原理,设计了基于两个彩色CCD的测温系统,提出了一种有效的方法,解决了利用不同快门下两个彩色CCD图像的亮度值进行比色测温计算的问题。分别在黑体炉和煤炉上进行测温试验,证明有较好的效果,并且通过和热电偶的测量值相比较,分析了测温的误差来源。     

基于CCD图像传感器的高温场测量仪设计与实现

设计并实现了一种由彩色CCD、图像采集卡、计算机和测量软件组成的高温场测量仪。该测量仪利用比色测温原理计算并显示高温辐射体的表面温度场分布,通过自动调节进光量扩大CCD测温范围,利用黑体炉标定实验校正CCD光谱响应特性非理想带来的测温误差,构建辐射能衰减补偿器对受烟雾干扰的测温结果进行补偿校正。对工业现场进行测试,最大绝对误差为13.6 K,最大相对误差为1.42%,平均每幅辐射图像计算时间为0.127 s。测试结果表明,该测量仪具有较高的精确性和可靠度,符合工业生产对高温检测的要求。     

基于神经网络的图像颜色测温研究

鉴于高温物体的颜色与其温度之间存在某种非线性关系,用数码相机对高温物体发出的颜色光进行标定得到颜色的特征参数,再利用神经网络的非线性逼近能力即可得到温度值。通过分别训练BP,RBF和小波神经网络,分析比较三种网络在图像颜色测温中对温度的拟合。     

非接触式温度测量系统中固体摄像器件的选择

非接触式温度测量由于不受被测对象的条件限制,具有十分优越的特点。如何选择能符合温度测量要求的固体摄像器件是值得重视的问题。基于辐射理论和CCD器件成像原理,指出了辐射式测温系统中的固体摄像器件必须具备的性能和选择CCD摄像器件时应考虑的主要问题。     

FBG温度传感器在微波场的应用

微波作为一种新型热源已被广泛用于化学研究、食品加工、医疗仪器以及材料热处理等行业中,发展极为迅速。在这些应用中,温度显然是个重要的参数,但处于强电磁场的环境下,在微波场中温度的测量依然是一个技术难题。阐述了光纤光栅温度传感器的原理,以及分析了光纤光栅温度传感器在微波场中测温的前景及应用。     

基于CCD数字图像处理的焊接温度场实时监测系统研究

焊接工件的温度场决定了焊接应力场和应变场,是影响焊接质量和生产率的主要因素。因此对焊接过程中的温度场分布进行测量就显得极为重要。但是传统的测温方法在焊接测温中难以实施。针对真空电子束钎焊温度场的实时监测,讨论了基于彩色CCD(电荷耦合器件)的焊接温度场三基色测温方法,运用数字图像处理技术得到焊接温度场分布。并就该方法的误差来源进行了分析,给出了系统的校正方法和标定方式。在某焊接现场进行了验证性试验,结果表明,系统具有快速准确的特点,为提高焊接质量和生产率提供了一个有效的工具。     

线性扫描浮法玻璃温度监控系统中误差分析

介绍红外线性扫描浮法玻璃退火窑玻璃温度场在线监控系统,提出浮法玻璃红外测温技术所引入的影响测温精度的因素,并对退火窑玻璃带测温精度影响因素及误差进行综合分析。     

插管式多层地温测量传感器设计

介绍了四线制引线Pt100电阻器用于实现多层地温测量传感器的具体设计方案,该方案主要包括AD采样电路、多路切换测量电路、牛顿迭代法计算温度值以及插管式结构设计,并进行算法验证和实际测量对比,经过验证,采用牛顿迭代法计算的温度与查表法得到的温度误差在0.015℃以内,实际测量与标准温度误差在0.2℃以内,该方案完全满足目前对地温测量的要求。     

基于混沌电路的高精度温度测量方法

提出了一种基于混沌电路的温度测量新方法,与已有的测量方案相比,具有更好的线性度和更小的误差,它对测量电路参数要求不高,电路结构简单,电路中没有影响测量稳定性和产生零点漂移的元器件,大幅度地降低了测量过程中的噪声。此外,电路直接输出反映温度变化的二进制代码,便于计算机处理。测温精度优于±0.1℃,分辨力约为0.01℃,实验结果表明了该方法的优越性。     

基于多场耦合的蒸汽驱生产井流体温度值测量研究

在蒸汽驱生产井的流体温度测量中,使用传统的温度值测量方法存在着精度低的问题,为了解决此类问题,在传统测量方法的基础上引入多场耦合的概念,对蒸汽驱生产井流体温度值的测量方法进行优化。首先建立蒸汽驱生产井温度分布的数学模型,由该模型可以直接依据井口温度、产量等数据计算出生产井内的流体分布,在此基础上设计安装在生产井内的耦合温度测量传感器结构,借此对生产井中的初始数据进行采集,通过对生产井内部热阻的分析,得出多场耦合下的流体传递唯象方程表达式,进而得出综合传热系数,并输出最终的温度值测量结果。经过与传统方法的对比实验,发现多场耦合流体温度测量方法的平均误差值比传统方法低87.84,且测量结果可以精确到小数点后两位,因此可以得出结论:设计出的多场耦合蒸汽驱生产井流体温度测量方法的精度更高。     

基于数字传感器的分布式远程温度测控系统

提出了一种基于数字温度传感器的客户/服务器模式分布式远程温度测控系统新方案。阐述了数字温度传感器的工作原理和测量电路的设计方法,介绍了分布式远程温度测控系统的结构、各部分的功能及系统设计方法。现场控制器以AT89C52单片机为核心,采用socket技术实现用户对温度系统的远程控制,利用小波变换方法进行视频图像压缩。该系统具有结构简单、可靠性高和通用性强的特点,运行结果表明了其效果良好。     

利用图像比色法进行激光熔池温度场实时检测的研究

本文将红外图像比色法应用于金属零件激光成形过程中的熔池温度场检测．阐述了测温原理和硬件图像采集系统的构成,完成了滤光片波长选择并进行了仿真,叙述了软件测温实现过程．试验结果证明了该测温系统瞬时求取温度分布的有效性,温度场实时检测的实现为激光加工过程的闭环控制打下了基础．