基于比色测温技术的热处理炉温度场精确测定研究

发布时间：2017-10-28 17:25

  本文关键词：基于比色测温技术的热处理炉温度场精确测定研究

  更多相关文章： 近红外网络面阵探测器 温度场 比色测温 空间反距离加权内插法

【摘要】：热处理炉内温度场测定和实时监控对于严格控制产品质量、保障生产安全、提高生产率有着重要的指导意义,特别是针对精密部件的热处理工艺来说,热处理炉的温度及场分布都有着极其严格的要求。传统的热电偶检测法,尽管较为精确,但只能是以点带面,破坏原先的温度场；基于边界条件的数值模拟方法则存在验证困难、不能实时监测等问题。另外加上炉内温度瞬息万变,气体灰尘等复杂恶劣环境,很多研究方法由于操作难度大、测量不精准等原因不能广泛应用到生产工程中。本课题采用近红外网络面阵探测器,基于比色测温原理,提出了一种首先精确测量热处理炉内有限个靶标的温度,再结合空间反距离加权内插法,从而推导出空间截面二维温度场分布的方法。本论文主要完成以下几个方面的工作：1.从热辐射学的几大定律推导出双波长比色测温公式和设备因子K值表达式,阐述了本课题的理论研究方法,利用近红外CCD摄取热图像及靶标识别,再根据比色测温公式计算出靶标温度,进一步推导整个温度场分布；2.根据实验操作需要,设计测温装置系统,包括最重要的近红外热成像传感器和高温镜头、防止内部光学系统损坏的高温防护系统、高发射率的靶标、以计算机为主的数据处理系统,并且梳理了整个系统工作的流程；3.利用靶标温度根据反距离加权法推导其它待测点的温度；4.为了提高测量准确度,减小实验误差,对系统中几个关键技术的优化,比如相机参数设置、红外双波段的选取、光学系统非均匀性补偿和设备因子K值的标定等；5.在实验室进行实验及数据处理,结合开发软件绘制出温度场分布图；6.最后,描述热处理炉温度场的分布情况。
【关键词】：近红外网络面阵探测器 温度场 比色测温 空间反距离加权内插法
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG155.1
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-17
• 1.1 项目研究背景8-9
• 1.2 热处理炉简介9-11
• 1.3 温度检测方法11-15
• 1.3.1 接触式测温12-13
• 1.3.2 非接触式测温13-14
• 1.3.3 结合反距离加权内插法比色测温技术在温度场监测中的应用14-15
• 1.4 本课题研究内容15-17
• 第二章 比色测温及应用算法17-26
• 2.1 红外热辐射简介17-18
• 2.2 热辐射定律18-21
• 2.2.1 普朗克(Planck)辐射定律18-19
• 2.2.2 维恩(Wien)位移定律19-20
• 2.2.3 基尔霍夫(Kirchhoff)定律20
• 2.2.4 斯蒂芬-玻耳兹曼定律20
• 2.2.5 瑞利-琼斯公式20-21
• 2.3 比色测温原理21-23
• 2.4 算法及数值模拟23-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 系统构成及工作原理26-32
• 3.1 测温系统的构成26-30
• 3.1.1 近红外热成像系统26-28
• 3.1.2 高温防护系统28
• 3.1.3 靶标28-29
• 3.1.4 数据处理系统29-30
• 3.2 系统工作流程30-31
• 3.3 本章小结31-32
• 第四章 系统在线实验及数据分析32-48
• 4.1 系统参数优化32-42
• 4.1.1 相机参数设置32-33
• 4.1.2 红外波段的选择33-36
• 4.1.3 光学系统均匀性补偿36-39
• 4.1.4 设备因子K值标定39-41
• 4.1.5 热处理实验炉的选定41-42
• 4.2 实验及数据分析42-45
• 4.3 空间截面温度分布45-47
• 4.4 本章总结47-48
• 第五章 总结与展望48-50
• 5.1 论文总结48-49
• 5.2 后期展望49-50
• 参考文献50-55
• 致谢55-56
• 攻读硕士期间发表学术论文56

【参考文献】

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1 李梓，

本文编号：1109241