单CCD多光谱铸坯表面测温仪的研究

发布时间：2021-05-22 22:17

　　连铸是从液态钢水到固态铸坯的传热凝固过程,铸坯表面温度是该过程的一个重要参数,它不仅为优化拉坯速度、减少过热度和判断液相穴深度提供关键判据,还可为二冷配水系统的闭环控制提供反馈信号,这对提高铸坯产量和质量都具有重要意义。课题组前期研制的单光谱CCD铸坯表面测温仪无法克服对发射率的依赖性,同时,其测量精度受CCD暗信号以及光路上的水汽、烟尘等影响较大。为此,本文对其进行了改进研究,用以实现单CCD多光谱测温,克服单光谱测温的不足。首先,基于单光谱CCD测温模型,建立了双光谱和三光谱图像测温模型。多光谱测温模型可以降低对发射率实际值的依赖,消除光路上的水汽、烟尘等影响。测温模型的建立,为设计和研究多光谱CCD辐射测温仪提供了理论依据。然后,对单光谱CCD测温仪进行了光学系统改进。设计了码盘式差分斩光结构,斩光码盘带动一片阻光片和三片窄带滤光片顺次切换,实现了单CCD多光谱图像的采集。同一测量周期内,所获取的三帧热图像与一帧暗图像差分,实现了CCD暗信号的在线抑制；三帧热图像构成了多光谱CCD辐射测温的基础。,其次,基于改进的光学系统,研究并确定了多光谱测温仪的工作波长。通过定量研究不同工作... 

【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 铸坯表面温度场测量技术研究现状
        1.2.1 表面温度测量技术研究现状
        1.2.2 CCD辐射测温技术研究现状
        1.2.3 铸坯表面测温技术研究现状
    1.3 课题研究内容
第2章 基于CCD的辐射测温模型
    2.1 基于CCD的辐射测温机理
        2.1.1 面阵CCD工作原理
        2.1.2 辐射测温的理论基础
        2.1.3 基于CCD的辐射测温原理
    2.2 基于CCD的辐射测温机理模型
        2.2.1 单光谱测温机理模型
        2.2.2 双光谱测温机理模型
        2.2.3 三光谱测温机理模型
    2.3 本章小结
第3章 单CCD多光谱测温仪的光学系统设计
    3.1 测温仪整体改造方案
    3.2 斩光系统设计
        3.2.1 设计思想
        3.2.2 斩光码盘设计
    3.3 系统工作过程分析
    3.4 本章小结
第4章 单CCD多光谱测温仪的工作波长研究
    4.1 滤光片的选取
    4.2 不同波长组合排列对不同测温模型测量性能的影响
        4.2.1 不同波长组合对双光谱测温模型测量性能的影响
        4.2.2 不同波长排列对三光谱测温模型测量性能的影响
    4.3 发射率不确定性对不同测温模型测量偏差的影响
        4.3.1 发射率变化对单光谱测温模型测量偏差的影响
        4.3.2 发射率变化对多光谱测温模型测量偏差的影响
    4.4 单CCD多光谱铸坯表面测温仪工作波长的确定
    4.5 本章小结
第5章 单CCD多光谱测温仪的不同光谱图像重定位研究
    5.1 图像错位问题分析
        5.1.1 图像错位的产生原因
        5.1.2 错位图像的特点分析
    5.2 基于SIFT算子的特征点提取
        5.2.1 SIFT算子特性分析
        5.2.2 尺度空间构造
        5.2.3 局部空间极值点检测
        5.2.4 极值点方向分配
        5.2.5 特征点描述符生成
    5.3 基于简化SIFT算法的多光谱图像重定位
        5.3.1 算法简化思想
        5.3.2 构造尺度空间过程的简化
        5.3.3 生成特征点描述符的简化
        5.3.4 特征点匹配搜索过程的简化
        5.3.5 偏移值计算与图像重定位
    5.4 系统实现与实验
        5.4.1 多光谱图像重定位系统开发
        5.4.2 多光谱错位图像的获取
        5.4.3 实验结果
    5.5 本章小结
第6章 单CCD多光谱测温仪的标定
    6.1 测温仪标定方法
    6.2 以双光谱模型为例的测温仪标定
        6.2.1 标定实验
        6.2.2 标定结果
    6.3 本章小结
第7章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]铸坯表面温度场测量仪的研究[J]. 白海城,张育中,胡振伟,次英,谢植.  仪器仪表学报. 2012(06)
[2]基于CCD图像传感器的高温场测量仪设计与实现[J]. 彭小奇,严军,孙元.  传感技术学报. 2010(03)
[3]连铸二冷区铸坯表面测温综述[J]. 黄利,张立,王迎春.  宝钢技术. 2010(01)
[4]连铸坯表面温度实时数据采集系统[J]. 王欣,刘青,王先勇,卿家胜,王宝,王彬.  炼钢. 2009(05)
[5]非对称碳氢扩散火焰内烟黑浓度与温度联合重建模型研究[J]. 黄群星,刘冬,王飞,严建华,池涌,岑可法.  物理学报. 2008(12)
[6]轧钢加热炉钢坯红外测温及误差分析[J]. 刘其明,陈广言,唐嘉瑞.  安徽冶金. 2007(01)
[7]高温温度场彩色测量系统的设计[J]. 程晓舫,赵洋.  仪器仪表学报. 2007(01)
[8]炉膛内断面温度场与辐射参数同时重建实验研究[J]. 娄春,周怀春,姜志伟,于鹏峰.  中国电机工程学报. 2006(14)
[9]温度与发射率分离模型的改进及其敏感性分析[J]. 祝善友,朱迅,尹球,匡定波.  红外与毫米波学报. 2006(01)
[10]一种基于正则参数的表面温度测量方法[J]. 吴洪潭,崔志尚.  自动化仪表. 2006(02)

硕士论文
[1]基于SIFT算法的图像匹配方法研究[D]. 汪松.西安电子科技大学 2013



本文编号：3201754