高炉料面成像技术与应用进展

在高炉冶炼生产过程中，相较于机械探尺等传统的炉内测量技术，目前国内外出现了基于激光和雷达的料面成像技术。首先，阐述了激光与微波/毫米波雷达为代表的高炉生产环境成像技术及应用，尤其是内部环境恶劣料面成像的国内外现状；概述了激光与微波/毫米波成像的特点，激光测量精度高、准直性好，但抗恶劣环境和干扰能力差；微波/毫米波电磁散射原理的成像技术抗干扰能力强、稳定性好，但存在精度偏低的问题。其次，介绍了国际主流雷达设备类型、料面监测方法及其特点，同时提出了一种新的合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)前视凝视高分辨率成像(forward-looking staring high-resolution imaging, FSHI)方法，具有点云高精度主动抗干扰成像特点，并成功应用于国内大型高炉。最后，展望了雷达点云图像处理、料层分布可视化与高炉雷达保护技术，是未来高炉大规模部署成像雷达成功的关键。     

高炉燃烧料面合成孔径雷达双聚焦成像算法

钢铁生产中的料位和料形是冶炼过程控制的重要指标,基于合成孔径雷达(SAR)原理的微波成像装置可有效提取热态径向料面特征.针对几何形态复杂,回波信号突变性强,甚至会出现遮蔽效应导致雷达失波的料面中心部分,本文建立了中心区域双聚焦测量成像系统.选定炉顶风罩位置对称安装两套雷达,电机控制雷达天线匀速摆动获取二维坐标矩阵,用重采样插值算法将其转换成像素点均匀的矩形灰度图像;根据尺寸参数确定炉心扫描重叠区间,并构建料面中心双聚焦融合算法(DfSAR)拼接双图像.与均值融合相比,图像互信息提高10.43%,清晰度改善23.91%.最后,采用雷达恒虚警率(CFAR)目标检测算法有效滤除高炉内粉尘颗粒物对料面图像的干扰.