基于CCD固体火箭发动机羽焰温度场测试技术研究

发布时间：2017-09-30 18:32

  本文关键词：基于CCD固体火箭发动机羽焰温度场测试技术研究

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【摘要】：在对固体火箭发动机的研究中,温度指标的准确测量是十分重要的。而从温度(场)的信息中,可以得出发动机的工况和燃烧的反应进行情况,对推进剂的选择也有一定的帮助和指导意义。不仅如此,对于羽焰温度的精准观察,也成为集中讨论的焦点。随着CCD电荷耦合器件的发展越来越成熟,将CCD图像传感器应用于对高温目标的检测的技术得到了很好的发展。本课题来自于中国航天六院,其研究内容是进行固体火箭发动机羽焰温度场信息的测试工作。本论文设计了一套高速温度场测量装置,将CCD图像传感器所获得的图像送至上位机,并利用专门编写的软件进行后续的数据处理。本文通过对相关设备的各种性能参数进行详细的调研和对比,并采用业内常用CCD比色法进行了对比实验,最终明确了该系统的最终设计思路,同时在软件和硬件上都规划了具体的设计方案。不仅如此,在对软件的设计中,本文使用了MATLAB软件进行了代码的相关修订工作,从而保证了系统的顺畅运行和错误冗余的减少。最后,对本文的系统的运行的调试和系统的标定都给予了最大可能的完善。标定时,选用了标准的高温黑体炉。从800K至2000K,每100K取一个温度点,选择不同的曝光时间得到大量的数据。从中选取固定的曝光时间进行温度拟合。这样就保证了系统运行的可靠性,同时在技术层次也保证了相关技术指标能够正常、顺利的使用,同时还对代码进行了最大限度的优化,从而保证了系统可以实时快速的对羽焰温度场的信息采集分析。并给出了系统的下一步改进方案。
【关键词】：CCD图像传感器 高温温度场 辐射测温技术 数字图像处理
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V435
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-17
• 1.1 课题的背景及意义8-9
• 1.2 测温方法介绍9-12
• 1.2.1 接触法测温9-10
• 1.2.2 非接触测温方法10-12
• 1.3 CCD测温的国内外现状12-15
• 1.3.1 国外研究现状12-13
• 1.3.2 国内研究现状13-15
• 1.4 本课题主要研究内容15-17
• 第2章 基于CCD技术的测温方法17-27
• 2.1 CCD的成像原理及测温方法17-23
• 2.1.1 CCD相机的工作原理17-18
• 2.1.2 CCD的测温方法18-21
• 2.1.3 CCD单色测温法21-22
• 2.1.4 CCD比色测温法22-23
• 2.2 热辐射基本概念及基本定律23-25
• 2.2.1 普朗克辐射定律24
• 2.2.2 维恩位移定律24-25
• 2.2.3 斯蒂芬-波尔兹曼定律25
• 2.3 固体火箭发动机羽焰的辐射特性25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 CCD测温系统的硬件平台27-34
• 3.1 系统总体结构27
• 3.2 系统总体指标27-28
• 3.3 成像系统28-29
• 3.3.1 中性衰减片28
• 3.3.2 镜头的类型及选择28-29
• 3.4 图像传感及采集系统29-33
• 3.4.1 CCD图像传感器的种类29-30
• 3.4.2 CCD摄像机的技术参数30-31
• 3.4.3 数字CCD摄像机的优点31
• 3.4.4 CCD摄像机的选择31-32
• 3.4.5 图像处理系统32-33
• 3.5 本章小结33-34
• 第4章 CCD测温系统软件设计34-48
• 4.1 图像采集软件设计34-36
• 4.1.1 软件功能分析34-35
• 4.1.2 开发软件介绍35
• 4.1.3 图像采集程序设计35-36
• 4.2 图像分析软件设计36-47
• 4.2.1 软件及开发平台介绍36-39
• 4.2.2 图像分析软件整体设计39
• 4.2.3 图像噪声处理模块设计39-40
• 4.2.4 图像分割模块设计40-43
• 4.2.5 二维温度场计算模块设计43-47
• 4.3 本章小结47-48
• 第5章 系统的标定与测温实验48-57
• 5.1 标定实验48-52
• 5.1.1 标定原理48-49
• 5.1.2 标定设备49-50
• 5.1.3 标定的具体方法50
• 5.1.4 标定软件介绍50-51
• 5.1.5 标定实验数据处理及分析51-52
• 5.2 测温实验52-55
• 5.3 误差及不确定度分析55-56
• 5.3.1 理论误差55
• 5.3.2 黑体炉标定误差55-56
• 5.3.3 不确定度分析56
• 5.4 本章小结56-57
• 结论57-58
• 参考文献58-63
• 致谢63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 黄洁;张轲;朱晓鹏;涂志强;;基于RGB数字滤光的CCD激光熔覆测温系统的标定[J];光电子.激光;2013年05期

2 孙晓刚;赵巍;原桂彬;戴景民;;Methods of data processing in multi-wavelength thermometry[J];Journal of Harbin Institute of Technology;2006年04期

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4 辛春锁;戴景民;王英力;;光纤式20波长辐射高温计的研制[J];红外技术;2008年01期

5 陈华;章兢;张小刚;胡义函;;一种基于Parzen窗估计的鲁棒ELM烧结温度检测方法[J];自动化学报;2012年05期

6 孙晓刚,原桂彬,林科锋,戴景民;基于神经网络的多光谱测温数据处理方法[J];清华大学学报(自然科学版);2005年07期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 戴景民;多光谱辐射测温技术研究[D];哈尔滨工业大学;1995年

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本文编号：949800