改进神经网络的红外成像测温算法

根据热辐射理论和红外成像仪的测温原理,推导了被测物体表面真实温度的通用计算公式以及红外图像的热值与真实温度的对应关系.针对神经网络温度计算法在计算温度时存在较大误差的问题,提出用最小二乘法和改进输入的神经网络法计算温度.这两种算法以红外威像仪输出的三基色之间的比值为自变量或输入量,更好地体现了比色测温原理,因此能较好地消除在实际测温过程中发射率、烟尘和火焰脉动对计算结果带来的影响.通过仿真结果表明,这两种方法的计算精度均高于原神经网络法的精度,而改进输入的神经网络温度算法的计算精度略高于最小二乘法的计算精度.     

非制冷红外焦平面阵列比色测温双波长的选择

非制冷红外焦平面阵列的工作波长一般为8～14 μm.通过添加特定波长的滤波片,可使非制冷红外焦平面阵列获得该波长的辐出度,从而利用比色测温的方法完成对工业产品在工业中低温范围内的精确测量.介绍了非制冷红外焦平面阵列比色测温的基本原理,详细讨论了在8～14 μm波长范围内选择最佳比色双波长组合的理论依据,用MATLAB仿真计算确定了工业中低温范围最佳双波长组合的选择原则.最后模拟(8.8 μm,10.6 μm)双波长组合的T- R(T)图像,模拟结果满足测温精度要求.     

基于小波分析的比色测温波段选择

基于辐射测温原理,介绍了比色测温理论,为提高钢水的测温精度,对比色测温波长进行了最佳选择。搭建实验平台,获得了不同温度下的熔融金属辐射亮度曲线,通过小波去噪方法获得信噪比较高的亮度曲线,利用Matlab软件作出了波长选择的GUI界面。当滤波片中心波长选择为λ1=580nm,λ2=590nm时,测量误差满足了测量精度要求。     

基于多通道状态感知的高精度红外测温校正算法

为了提升变电站室外电力设备温度监控系统的测温精度,对红外测温校正算法进行了深入的研究。通过引入背景物补偿算子,对基于多通道的传统红外双色测温法加以改进,使得改进后的测温方法能够消除物体表面发射率与环境温度对红外测温的干扰。此外,所提算法还使用三次样条法替代了传统双色测温法中的最小二乘法来进行插值,并提升了测温时的曲线插值效率。同时为了评估算法的性能,在实际生产环境下对变电站室外测温系统进行了部署,测试分析结果表明,改进后的红外测温算法平均相对误差为1.14%,而最小二乘法的平均相对误差为2.01%,测量精度相对提升了43.28%。     

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。     

比色测温双波长的选择及滤波片最小带宽的计算

介绍了近红外CCD比色测温的基本原理,详细讨论了滤波片最小带宽的选择以及比色双波长的选择方法,并通过Matlab仿真计算确定了在给定温度范围内的最佳比色波长组合.     

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。     

双波段比色辐射温度计的波长选择

通过对比色测温法灵敏度温区特性和波比数判据的分析,讨论了比色波长的匹配原理,试图解决选择比色波长的理论依据。     

基于红外热像的钢水测温模型研究

基于热辐射测温原理,介绍了红外热像仪测温理论,为了提高钢水的测温精度,搭建了实验平台,经过实验获得不同温度下钢水的红外图像。利用Matlab软件提取图像的灰度均值,用最小二乘法和BP神经网络进行温度-灰度拟合曲线,从而得到红外热像测温的模型,使钢水测温误差达到了1%,最终达到测量精度和设计要求,此方法为熔融金属在线红外热像测温的研究打下了坚实的基础。     

多光谱瞬态测温系统最优测温波段的分析研究

针对多光谱瞬态温度的测量系统中波长的选择问题。研制了一套适用于反演爆炸场瞬态温度的测试系统,该系统从辐射测温的原理出发,通过分析温度随波长灵敏度的变化关系,确定温度精度最高时的波长,并结合天鹰优化器约束算法,对蜡烛燃烧的火焰现场测试加以验证,结果表明：选择各个波段的最优待测波长测量时,测量的温度误差最小,不超过±2.1%,减小因波长的选择而引起的误差。     

多方式温度测量系统

论述了一种多方式温度测量系统的设计,该温度测量系统能够实现PN结、热电阻（PT100）、热电偶（镍铬-镍硅K型）三种方式的温度测量。可以满足不同测量范围、不同测量精度及不同场合的需要。采用EDA与单片机协同设计,并且采用12位模/数转换器,结果表明,不但测量精度得到了极大的提高,而且极高的程序执行速度使得系统响应更快更精确。使得单片机与FPGA的通信成为可能,整个设计理念得到提升。     

温度测量的不确定度

通过对影响样品测试结果的因素进行不确定度分量分析和量化的方法,对按照GB4943-2001标准《信息技术设备的安全》中允许的使用热电偶法替代电阻法测量绕组温度的测量结果,进行了不确定度评价。     

温度传感器与温度的测量

随着经济以及科学技术的不断发展,对于温度测量的需求也由静态的测量逐渐向动态的测量倾斜。所以,当今研究人员的研究方向就自然更多地侧重于温度传感器的动态特性,这种方式能够最大程度的改变温度传感器的性能,对于测量温度方面也是一种巨大的改变。本文对于改善温度传感器的特性的方法进行分析,然后提出了软测量的方式的可行性分析,为扩大温度传感器的使用范围以及节约成本和提高性能有着十分重要的借鉴意义。     

基于光纤光栅传感器的海水入侵温度测量系统

近年来海水入侵造成各地沿海滩涂出现了大面积生态退化,对滩涂温度的有效测量有利于监控滩涂海水入侵的情况解决生态平衡问题;通过对光纤光栅结构的特殊设计解决了基底热胀冷缩产生的应变对温度的测量,实现了传感器的解耦;光纤光栅传感器的重复性实验和标定实验,结果表明温度传感器的灵敏度在10.21 pm/℃以上,线性度达到了99 %以上,精度为0.2 ℃,分辨率达到0.1 ℃,传感器具有良好的性能;在现场试验中,将3个光纤光栅传感器串联组成2000 m的传感器系统对滩涂的温度进行测量,数据表明该传感器可以在实际温度测量中进行使用。     

Emitter-junction temperature measurement under nonuniform current and temperature distribution

A computer analysis of the temperature dependence of emitter junction voltage under an assumed nonuniform temperature distribution is presented, which demonstrates a temperature averaging effect when using junction voltage as an indicator of junction temperature.     

一种实用化实时测温系统的测温灵敏度

基于基尔霍夫定律,利用半导体激光器InGaAs/I及钽酸锂热释电探测器设计了一种实用化的实时测温系统。基于该系统A/D转换器件的分辨率、V(T)-T曲线的温度灵敏度及其与测温范围间的制约关系,确定了系统应选用16位的芯片为其A/D转换器件;基于该系统的测温精度、V(T)-T曲线的相对温度灵敏度及其与波长间的关系,对其工作波长的优化选择进行了进一步的讨论;基于探头的温度分辨力、A/D转换器件的分辨率以及与V(T)-T曲线的温度灵敏度间的制约关系,对其波长带宽的优化设计进行了进一步的分析,并给出了系统在673K～1473K内的测温灵敏度。对系统进行优化设计后,在测温范围的低温段,其灵敏度不低于0.5K;在测温范围的高温段,则不低于0.1K。在673K～1473K内,其测温不确定度不低于0.3%。     

OPGW光缆内部光纤分布式温度测量

文章利用基于布里渊散射原理的BOTDR(布里渊光时域反射仪)技术研究了 OPGW(光纤复合架空地线)光缆内部光纤在不同环境温度条件下的布里渊频移变化特性。研究表明,同一光缆内不同光纤的布里渊散射频移的温度系数与基础频移具有微小差异,且日照区与非日照区的温度系数有比较固定的差异。     

动态高温温场测量装置研究

在航天用试验件进行风洞加热热试验时,试验件表面特定区域的温度可达1700℃甚至更高,对这种动态变化的区域温度场测量难度较高,一般只能使用成本昂贵的测温型红外热像仪实现,且对恶劣环境适应性不高。采用比色温度测量模型,选用近红外波段900nm附近两个波长作为测量波长,采用高动态响应CCD成像器件作为信号采集设备,保证了两个测量通道采集图像在空间上的对应,实现了测量区域内温度分布的测量,测量帧频最高可达40Hz,测量准确度小于6%。