基于彩色CCD像素点亮度的测温原理研究

推导出了CCD像素点亮度和具有实物面的高温辐射体温度之间的关系。结合比色测温法,提出了一种基于面阵CCD图像的温度场检测方法。分别在普通煤炉和黑体炉上用一套经黑体炉标定过的测温系统进行测温实验,取得良好效果。通过比较热电偶测量值和本算法计算温度值,分析了本测温方法的误差产生原因。     

基于RGB数字滤光的CCD激光熔覆测温系统的标定

为提高基于彩色CCD比色测温的激光熔覆测温系 统的精度和测温范围,提出了基于RGB数字滤 光的温度标定方法。采用MIKON M390高温标准黑体炉,每隔50℃采 集不同参数下黑体炉辐射图像,在 1000～1800℃的测温范 围内对彩色CCD相机采用比色测温法进行温度标定。提出将发射率归结到待定系 数K值中,并基于最小二乘法建立K与灰度比之间的一一对应关系,减小发射率 误差;提出先用外搭载 RGB分色窄带滤光片进行图像采集和分色滤光处理,然后建立分色滤光后灰度与无分色滤光 灰度之间的映 射关系,对无RGB分色滤光片的灰度值进行数字滤光,实现光谱响应带宽的误 差校正。本文方法将系统最 大测温误差缩小至38.6℃,将原测温范围扩大近300℃。实验结果表明,基于RGB数字软滤波方法的彩 色CCD测温标定方法,简单实用、精度较高,可以较大程度提高测温范围。     

数字图像处理在激光再造熔池温度场检测中的应用

为了更好的研究激光与材料表面的相互作用,采用非接触式测温方法对激光再制造熔池温度场进行了检测。利用CCD对激光熔池进行拍摄,通过数字图像处理技术对拍摄图片进行处理,经过温度标定后便可以得到激光熔池温度场的分布情况。结果表明结合数字图像处理的温度场检测技术可以表征激光熔池温度场的分布规律。     

图像处理技术在激光熔池温度检测的应用

为了提高材料的熔覆层性能,采用图像处理技术对激光熔池温度场进行了检测。利用彩色CCD工业相机采集图像数据,运用中值滤波方法去除图像噪声;处理后的图像数据经过高精度HG-2标准高温黑体炉标定后得到温度拟合公式。通过图像处理将原始图像转化为伪彩色图像,能够较好地反映熔池各个区域的温度分布及变化规律。结果表明,通过拟合公式计算得到的温度与实际温度最大误差为1.23%。检测精度满足现场需求,实现了对熔池的温度检测。     

激光熔池CCD测温系统的软件设计研究

研制了一套激光熔池CCD测温系统专用软件,用于激光熔池温度场分析。在熔池斜上方固定安装激光熔池CCD测温装置,拍摄激光熔池,CCD经过光电转换产生代表熔池辐照度信息的信号,经过图像卡采集后,采用专用软件处理,就可以通过计算机显示熔池热辐射过程图像,并得到熔池温度场分布。结果表明,该软件界面简洁、操作简单,能够给出激光熔池温度场分布、尺寸、加工工艺等信息,进一步发展,可用于激光加工的在线监控和反馈控制。     

比色原理便携式瞬态温度测试仪设计

针对非接触测温精度高,响应速度快,不影响被测温度场,测试可重复率高,设计了一种基于比色原理的体积小、封装化便携式瞬态测温仪,由M390型超高温黑体辐射校正源对其进行了静态标定。最后,使用氢氧焰机加热铁片靶体的形式模拟温度场,并通过导轨设置距离,测量不同距离下比色测温装置及高速工业级光纤红外线变送器（OS4000）瞬态温度,实验结果表明,该测温仪的有效测温范围是600℃--1200℃,有效测量距离是0--50cm,可以满足一定范围的温度测量。     

原子发射双谱线测温常数静态标定实验研究

为了实现恶劣环境下瞬态高温的精确测量,设计了基于原子发射双谱线测温原理的光电测温器。采用高温黑体炉对光电测温器进行特定常数静态标定实验,选用CuⅠ 510.5nm和CuⅠ 521.8nm两条波长间隔小的谱线作为测温时的温标谱线,得到了测温常数A的值为0.1083,B的值为628.387。对标定后的光电测温器进行Cu燃烧温度场温度测试实验,并与计量部门标定过的M5型红外测温仪测量的标准温度进行比较。结果表明,两种方法测得温度的平均相对误差为1.3%。该研究为原子发射双谱线测温法准确测量瞬态高温提供了理论依据。     

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。     

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。     

基于彩色CCD炉膛火焰温度场测量方法研究

本文从三基色测温原理出发，讨论了它在火焰温度场测量应用中受到的限制因素。通过对火焰模型和CCD光谱响应的简化，推导出了便于应用的测温公式。提出了通过系统标定和三种比色温度的相关性校正测量误差的方法。利用设计的一套测量系统，对某200MW的锅炉的温度场分布进行了测量，并与双色温度计的测量数据进行了比较。结果表明，上述方法简单可靠、测量误差小于5％，可满足系统燃烧诊断和实时测控的目的，工程上有一定的应用前景。     

激光熔池动态过程检测研究

提出采用CCD相机结合数字图像处理技术检测监控激光熔池方案，建立了激光熔池动态过程检测系统，开发了激光熔池图像处理专用软件，进行了激光熔敷实验研究。结果表明，该技术可以检测激光熔池温度和几何尺寸，记录熔池动态变化过程。进一步发展，可成为激光加工在线检测过程的有用工具。     

基于CCD图像传感器的加热炉温度测量的研究

为了实现对加热炉温度的采集与测量,有效控制炉内物料或工件的加热过程,采用CCD图像传感器结合PC机监控炉内温度。根据比色测温原理,通过MATLAB编程实现像点与温度对应的算法关系,计算出采集得到的图片中各点的温度值及区域的场温度值,由于所得的温度值与实际温度值有较大偏差,编程实现了对温度的校正。实验结果显示,测得的温度与实际温度的绝对误差基本小于10℃,相对误差小于1%,表明系统具有在线实时、精度高、可靠性好等优点。     

基于镁合金燃点测试的比色测温装置

为了解决阻燃镁合金的关键参量燃点测试的难题,采用比色测温法进行了理论分析和实验验证,并设计了结构新颖的比色测温装置。提出了由测温装置接收光辐射能量的突变点判断镁合金何时起燃,从而求出燃点温度;由中温黑体炉对系统进行静态标定来获得静标系数;而用电加热薄片电阻法来点燃镁合金,具有操作简单、节省时间和实验原料的优点。通过对含Nd质量分数为0.0075的AZ80镁合金燃点进行了测试,比色测温装置和红外测温仪的测量结果分别是1164.7K和1148.2K,其相对误差为1.4%。结果表明,比色测温法成功解决了镁合金燃点测试难的问题,且对阻燃镁合金的相关研究及镁合金冶炼的在线监测具有较重要的参考价值。     

基于DSP的加热炉内钢坯表面温度检测及分析

设计了一种加热炉内钢坯表面温度实时检测系统,以DSP为图像处理核心,采集加热炉内两幅临近中心波长的近红外辐射图像,用比色测温算法计算出钢坯表面温度.对比色测温原理、系统的硬件电路、软件流程和试验效果进行了分析.在H型钢加热炉的试验表明,系统能实时检测加热钢坯的表面温度,实时生成加热炉内温度场的伪彩图像并完成工况分析.钢坯表面温度检测的相对误差小于0.5%,满足加热炉温度控制工艺的要求.     

基于红外成像技术的乙烯裂解炉炉管温度安全监测

介绍了裂解炉工作中对炉管表面温度掌握的重要性,利用比色测温理论对炉管温度进行监测的方法,以及CCD的光电特性对于曝光量的要求。通过对几组标定温度与计算温度的比较得出温度T的计算方法,并通过实验证实用这种测温方法的可行性。     

一种人体体表三维温度场的融合重建方法

重建人体体表三维温度场能够为包括诊断在内的多项人体医学分析提供可靠数据.由于红外成像具有温度测量精度低、成像分辨率不足以及显示效果较差等缺陷,导致重建的目标三维温度场的可靠性存在不足.针对这些问题,提出一种针对人体体表的三维温度场的融合重建方法.即首先采用黑体测温标定的方法,对红外热像仪的测温结果进行误差修正;其次对红...     

大气与环境影响分析的红外比色测温方法

传统的比色测温法通常利用可见光和近红外波段,对距离较近的高温目标具有较高的测量精度,而对距离较远的中低温目标无法精确测量。针对传统比色方法适用局限性,提出考虑大气和环境影响的红外比色测温方法,建立基于中波红外相机的比色测温实验系统。首先使用标准黑体进行中波红外相机和比色系统单波段定标;然后推导加入环境辐射参数的比色测量模型,进而建立新的目标辐射亮度比值与目标温度间的函数关系;最后,进行了实验室内自制灰体目标温度测量实验,验证了提出方法的可行性。实验表明:在实验温度范围内,温度绝对误差和相对误差分别小于4 ℃和6.7%,目标辐射亮度测量精度高于10%,考虑大气与环境影响的比色测温方法可实现中低温目标温度精确测量。