中低温光纤辐射测温技术的研究

光纤测温是70年代发展起来的一门新兴测温技术.文中分别介绍了利用有效的电子检测技术,成功地把石英光纤辐射测温仪下限延伸到200℃,以及利用国产氟化物光纤及硒化铅探测器把测温下限进一步延伸到80℃.     

红外辐射测温中光路干扰的实验研究

实验研究了单、双色辐射温度计与被测表面之间所形成的光路，以及其中存在有水膜和水蒸汽时对该两种辐射温度计示值的干扰。     

黑体辐射公式的积分解及应用

为了计算黑体在有界域（λ1-λ2或ν1-ν2）的辐射量，需对黑体辐射公式在有界域进行积分。本文对普朗克积分方程和瑞利-金斯积分方程在有界域进行了求解，并给出了解析式，应用普朗克积分方程有界域（λ1-λ2)的解，我们对不同岩性的岩石和土壤进行了不同物理温度实验，得出：岩石和土壤等非黑体物质的辐射温度随波长的变化而变化，对于不同波长，辐射温度相差几度到十几度；在实验的试样中，绝大多数试样的辐射温度随波长变化出现了明显的3个极大值和两个极小值，个别试样出现了明显的4个极大值和3个极小值；所有试样的辐射温度随波长变化的总趋势是随波长增大而减小；辐射温度随波长变化的形态不随物理温度的升高而改变。     

红外辐射测温中光路干扰的实验研究

实验研究了单，双色辐射温度计与被测表面之间所形成的光路，以其其中存在有水膜和水蒸汽时对该两种辐射温度计示值的干扰。     

四分之一节距自聚焦透镜在光纤辐射测温中的应用

在现有的光纤辐射式高温计中,一般采用球面透镜聚光。由于光纤与透镜之间有一定的空间,光纤位于透镜的焦点附近,并同轴,因此安装比较难,体积也较大。 今在光纤辐射式测温中,首先使用四分之一节距自聚焦透镜作为聚光镜头,经分析其聚光特性,结果表明它具有良好的视场和极佳的成象景深,与光纤配合可做成体积小,结构简单紧凑、成本低、安装容易的光纤光路。它的适用范围广,可用于光纤内窥系统中。本文还推导出了温度分辨率与自聚焦透镜、光纤的结构参数的关系,可供系统设计时参考。     

红外辐射温度测量技术讲座：第三讲 第二类在线黑体传感器

在叙述第二类黑体辐射源简单历史的基础上，给出了第二类黑体辐射源的物理基础、物理模型及其有效发射率表达式。具体讲述真温度测量原理、发射率测量原理与方法、全热流测量原理与方法。     

红外光纤式辐射测温技术在发电设备中的应用

针对在内部强电磁场干扰下的大型发电机转子表面温度的非接触测量难题，本文介绍了应用红外光纤式辐射测温计对大型发电机转子表面温度在线监测的方法。实际应用表明此项技术具有测量准确、运行可靠、使用方便等特点。     

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。     

控制回路中迟滞建模及在线检测

控制阀门中非线性的存在,比如迟滞、死区等,限制了控制回路的性能;大约30%的控制回路振荡是由于阀门的问题,而迟滞是过程工业中所发现的最普遍的阀门问题;尽管已有很多对迟滞现象的理解和建模的尝试,但是仍然缺少一种简单、直观且能比较精确反映真实阀门特性的模型;着重研究阀门迟滞的机理并结合大量的事例,提出了迟滞的模型以及基于系统辨识的在线检测方法,仿真与实际工业应用表明了该方法的有效性与准确性。     

基于高压开关设备的光纤在线测温仪

该仪表将光电传感技术、电子处理技术及高压电磁场处理技术融为一体,解决了高压开关设备(10kV)带电节点的在线温度实时测量问题.     

基于高压开关设备的光纤在线测温仪

该仪表将光电传感技术、电子处理技术及高压电磁场处理技术融为一体,解决了高压开关设备(10kV)带电节点的在线温度实时测量问题。     

热辐射型光纤高温传感器的研究

文中在分析了热电偶、红外测温存在的缺点的基础上设计了热辐射型光纤高温传感器;阐述了热辐射测温的基本原理,通过比色测温的方式来消除被测物体的光谱发射率、周围环境对测量精度的影响,采用双通道不带光调制方式来提高输出信号强度、测量精度;基于高温工况下光纤的易损坏特性,选择了合理的光纤及其保护材料,设计了光纤导入和切断结构;该系统测量范围为800～2000℃,测量精度可达0.5%,可以用于炼钢过程、燃气轮机等高温环境的温度测量.     

基于光纤温度传感器的分布式温度测量系统设计

为实现航空武器装备维护保障中环境温度监测的精细化管理,设计了一种基于光纤温度传感器(FOTS,fiber optic temperature sensor)的分布式温度测量系统.首先利用光纤温度传感器的特点,对分布式温度测量系统进行了总体设计;其次研究开发了其硬件与软件,实现了系统的层次化设计,然后结合C/S网络通信模式实现了系统的网络化管理;最后对分布式温度测量系统进行了功能和性能测试.经系统测试验证表明,该系统可以实现航空武器装备维护保障中环境温度的精细化管理,具有高可靠性、易于扩展、远程访问,测量精度高,且系统的温度测量误差小,并将温度误差控制在1％以内.     

分布式光纤测温系统及其测温精度分析

介绍了基于后向喇曼散射的分布式光纤测温系统，对系统的测温精度进行了分析，针对影响测温精度的主要因素提出了相应的处理方法，实验证明所得出的结论是正确的，方法是可行有效的。目前该系统已应用于石油测井。     

基于分布式光纤测温的结冰风洞喷雾耙温度场测量

为了实时获取结冰风洞喷雾耙温度场数据,需要采用温度传感器采集温度信号,传统的热电阻式温度传感器需要连接大量长距离线缆,占用大量喷雾耙内部空间;为提高温度场测量的质量效率,对基于分布式光纤测温的结冰风洞喷雾耙温度场测量技术进行了研究;首先,分析了喷雾耙温度场测量概况,研究了分布式光纤测温方法;其次,设计了U型光纤布线方法,建立基于分布式光纤测温的结冰风洞喷雾耙温度场测量系统;最后,实现了20层喷雾耙温度场全局测量,并对喷雾耙温度场分布进行了详细分析;经实际应用表明,喷雾耙温度场测量系统可为喷雾耙电加热系统提供了温度反馈,大大提高了温度场测量效率。     

一种改进的光纤温度传感器的研究及应用􀀁

本文分析了半导体吸收式光纤温度传感器现状,针对目前这一领域内存在的测温精度低,长期工作稳定性差等问题,提出了一种新颖的完全对称的系统结构形式,给出了系统的数学模型,进行了实验测试并绘制了数据曲线。     

基于金属化光纤光栅的温度应变同时测量

光纤布拉格光栅(FBG)传感器具有温度和应变交叉敏感特性,可用于温度和应变的同时测量。金属镀层可对FBG产生温度增敏的作用。针对室温化学固化型义齿基托树脂在凝固过程中同时产生收缩应变和放热现象,本文将化学镀镍FBG与裸FBG相结合,设计出一种新颖的测量结构,实现了温度和应变双参数同时测量。通过深入分析,得到室温固化型义齿基托树脂在凝固后21 min左右放热最大,其最大温度变化ΔT达到12.8℃,收缩的应变Δε为2.61με。该研究成果可为口腔修复治疗提供理论基础。     

面向管道安全监测的R-OTDR分布式光纤测温系统

针对长距离管道存在潜在泄漏及火灾等问题,提出了基于后向自发拉曼散射效应和光时域反射原理(R-OTDR)的分布式光纤温度检测方法用于管道安全监测.理论上分析了该方法在管道泄漏方面的检测原理,设计了R-OTDR分布式光纤温度监测系统,采用累加平均融合小波降噪的方法在改善系统测量精度的同时保证了系统实时性.在实验室中对系统性能进行测试,结果表明,系统检测距离可达10 km,测温量程-25℃～+200℃,测温精度±1℃,定位精度≤2 m,响应时间<3 s.同时在管道铺设现场进行了模拟实验,结果表明,该系统能够实现管道沿线温度的监测并准确定位,满足管道沿线泄漏和火灾的监测需求.     

分布式光纤拉曼测温系统信噪比优化研究

针对分布式光纤拉曼测温系统(ROTDR)信噪比较低的问题,在传统累加平均算法的基础上,提出利用小波包去噪以及埃尔米特插值算法对后向拉曼散射信号进行处理来提升系统信噪比。该方法首先在数据采集端对散射信号进行累加平均去噪,然后使用埃尔米特插值算法进行色散补偿,最后选取sym6小波基对散射信号进行小波包去噪处理。实验表明,该方法将系统信噪比由27.6159 dB提升至32.6988 dB,而且有效补偿了系统的色散效应。选取8 km光纤进行实验,光纤全程温度波动范围从0.65℃~1.15℃降低至0.36℃~0.75℃,不同温度的测量误差中位数小于0.5℃。综上,本文提出的信号处理方案可有效提升系统信噪比及降低系统测温误差。