基于CCD图像传感高精度温度测量技术研究

发布时间：2020-08-17 18:37

【摘要】：目前常用传统接触式热电偶测温仪对炼钢过程中冶炼炉内的钢水表面温度进行测量,然而传统接触式热电偶测温仪只实现单点温度测量,也不能将冶炼炉内钢水表面温度场的整体情况实时呈现,同时钢铁冶炼炉内的环境条件恶劣,并伴有各种干扰因素,如果测温仪器在这种环境下进行工作,就会使测量结果的精度降低。针对接触式测温仪的测量结果不精确的缺陷,文章根据红外辐射基本理论,提出利用基于CCD(Charge-coupled Device)图像传感器的非接触测温技术实现对钢水表面温度的精确测量。针对实际钢铁冶炼环境的复杂性,研究了影响CCD图像传感测温精度的各种干扰因素,同时给出了提高CCD图像传感温度测量精度的解决方案。首先,在研究红外热辐射测温理论和CCD图像传感器检测特性的基础上,利用非局部均值滤波算法对CCD采集到的钢水图像进行噪声去除处理,然后提取无噪声目标图像的灰度值信息,为后续建立的测温模型提供高精度数据。然后,利用最小二乘法和广义回归神经网络法分别对灰度比和温度值的非线性数学关系的曲线拟合,通过比较两种方法最终的拟合效果可知,广义回归神经网络法拟合效果优于最小二乘法拟合效果。但在实际生产过程中,温度必须实现实时在线显示,因此常用最小二乘法建立的测温模型进行温度测量,满足工业对测温间隔的要求。如果实际的钢水测温间隔要求不严格,将考虑引入广义神经网络进行测量,这样就可以得到精度更高的温度。最后,对CCD图像传感高精度测温系统中的硬件选型和软件功能设计进行了研究,利用MATLAB软件完成在线温度测量显示平台的设计,通过测温平台可以实现对冶炼炉内的钢水表面任意点温度的显示。同时为了便于观察和分析研究,测温平台还提供了等温线显示图、形态学显示图和伪彩色图像。通过实验可知,基于CCD图像传感高精度温度测量技术,解决了传统测温技术测量结果不精确的缺陷,真实地呈现出了冶炼炉内钢水的表面温度场分布情况,待进一步完善后可以应用到实际钢铁厂生产中。
【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TF701.3;TP391.41
【图文】：

BM λ 与 λ 的关系曲线。图1 黑体辐射曲线Fig.1 Blackbody radiation curve通过观察图 1 可知， ( ,)BM λ T与 λ 的关系曲线有如下特点：（1）在不同温度下，黑体辐射的能量强度是不一样的，温度越高强度越大。

华北理工大学硕士学位论文充分利用图像本身的冗余信息，在噪声处为提升 CCD 图像传感测温系统的测温精像完成噪声去除任务，并与小波变换[44]和细节的同时，很好地去除了噪声。计算任一点像素值基本思路是[46]，一幅需结构块很多，要想计算某点的像素值，可素值加权求和再进行平均得到。如图 3 所似，而与点3q 的结构块相似程度并不大，大的权值，而点2q 将乘以的权值比点1q 具体的阐述了非局部均值算法对图像某像

(a)原始图像 (b)处理后图像图 4 钢水温度 1684℃时的钢水红外图像Fig.4 Infrared image with the molten steel temperature at 1684℃(a)原始图像 (b)处理后图像图 5 1684℃时的钢水图像Fig.5 Infrared image with the molten steel temperature at 1684℃

【参考文献】

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本文编号：2795685