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《中国科学技术大学》 2009年
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谱色测温系统的设计研究

杨臧健  
【摘要】: 自从1900年普朗克黑体辐射定律提出以来,利用热辐射测量温度一直是研究的热点。辐射测温的关键是解决发射率未知的问题,目前已有了一些解决方法,但这些方法在实际运用时存在各种各样的问题,比如要满足特定条件、需要标定等,缺乏一种较为普适、简单、有效、性价比高的温度场测量方法。 本实验室经过前期理论研究,发展了一套谱色测温法。该方法通过引入发射率线性模型和同时测量三波段辐射,使温度求解方程组达到封闭,有效解决了发射率未知和需要标定的问题,能有效实现温度场测量。 该方法理论已基本发展完善,但还未进入实际应用阶段。本文的主要工作就是以谱色测温法原理为基础,以彩色CCD数字摄像机为硬件,研制谱色测温系统,解决各种技术问题,同时根据实际需要完善理论。 首先,本文研究发展了一整套谱色测温系统开发过程。该过程主要包括硬件和软件两方面。 硬件方面是指对设备的选择、标定工作。选择是指根据实际需要确定硬件应具有的功能,并以此为标准选择合适的设备。而标定工作主要包含了两个标定实验,分别是对摄像机的控制参数和相对光谱响应曲线的标定。标定的目的是要检验设备是否满足要求,并得到测温计算所需的硬件自身的信息。 软件方面是指谱色测温系统应用软件的编制。软件是系统工作的核心,它包括硬件控制、数据获取及其预处理、温度计算数据库设计、数据存储、信息统计及显示等方面的功能。其重点是硬件控制与数据库设计。前者要基于厂家提供的接口函数实现各项功能,而后者是为了实现温度场的实时计算。 其次,鉴于谱色测温系统存在噪声且温度场受其影响,本文研究了一套基于数字图像处理的降噪方法。该方法根据谱色测温系统的工作模式和噪声统计特点的不同,采取针对性措施。在单帧分析模式下,采用傅里叶变换滤波法处理周期性噪声,以邻域均值滤波和中值滤波法处理随机噪声;在连续采集模式下,提出了由多图像平均法改进得到的多帧加权平均法来处理各种噪声。 再次,由于谱色测温法采用归一化处理和图解法求解温度,导致传统的误差传递分析方法无法得到有意义的结果。因此提出了多通道测量中归一化处理的误差传递分析模型。该模型利用几何的概念分析误差传递,取得了直观和良好的效果。分析指出,不仅支路信号绝对值能影响误差传递,其相对大小关系也会产生影响。鉴于此,有可能利用支路增益调整和抑制误差的放大。因此,本文进一步理论分析了调整支路增益会对归一化坐标平面上的求解坐标系产生的影响,并综合考虑误差传递和求解坐标系两种影响的大小关系,提出可利用支路增益调整抑制归一化平面上某一区域的误差传递,其代价是增加其他区域的误差传递,并给出了典型情况下的分析结果。 最后,进行验证实验测试系统的测温准确性,进行实际应用实验验证系统的工作可靠性。 验证实验为热电偶加热测温对比实验。该实验用弱可见光辐射热源加热热电偶使之产生可见光热辐射,以热电偶本身为测温目标,有效避免了非热平衡带来的测量误差和热源影响。系统所得平均温度基本符合热电偶测量值,但单像素点温度存在波动。 实际应用实验包括安阳钢铁厂的转炉测温实验、低温等离子体应用实验室的一次风加热器燃烧测温实验以及火灾科学国家重点实验室的航空煤油油池火焰温度场测量实验。实验验证了系统测温的可靠性和实际应用的可行性,也揭示了存在的一些问题,为今后的改进积累了第一手资料。
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TP274

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 刘辉;基于广义回归神经网络的图像测温方法研究[D];昆明理工大学;2009年
【参考文献】
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1 周怀春,韩曙东,盛锋,郑楚光;炉膛燃烧温度场三维可视化监测方法模拟研究[J];动力工程;2003年01期
2 程智海;蔡小舒;;应用原子特征发射谱线法测量煤粉火焰温度[J];动力工程;2007年06期
3 顾亚芳;图象中的噪声及复原方法研究[J];大众科技;2005年02期
4 修吉宏;翟林培;刘红;;CCD图像条带噪声消除方法[J];电子器件;2005年04期
5 王安全,程晓舫,陆少松;彩色测温方法中物体辐射色域的界定和划分[J];中国工程科学;2002年08期
6 王式民,赵延军,汪风林;光学分层热成像法重建火焰三维温度场分布的研究[J];工程热物理学报;2002年S1期
7 陈晓斌;蔡小舒;范学良;沈嘉祺;;原子特征谱线对法测量火焰温度的温标元素研究[J];工程热物理学报;2009年03期
8 吴波;符泰然;程晓舫;袁耀明;郑小兵;章骏平;;彩色数码相机光强响应特性的标定实验[J];光电工程;2006年06期
9 付东翔;陈家璧;马军山;;双波长生物芯片荧光检测数据归一化方法研究[J];光电子.激光;2007年06期
10 程晓舫,符泰然,王安全;基于辐射的温度测量方程的构造研究[J];光谱学与光谱分析;2002年02期
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1 常威威;高光谱图像条带噪声消除方法研究[D];西北工业大学;2007年
【共引文献】
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1 汪凤林,王式民,陆勇;光谱层析成像法重建温度场[J];安徽大学学报(自然科学版);2001年04期
2 王文英;周伟;袁春;刘顺喜;周连芳;杨红磊;;CBERS-02影像条带噪声处理方法探讨[J];安徽农业科学;2010年08期
3 安红梅;杨荣杰;;固体推进剂燃烧波温度分布测试方法[J];兵工安全技术;1999年05期
4 陈念;;一种基于复合特征的脱机手写体字符识别方法[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2008年01期
5 熊伟,杨宣东,何民才,张苏淮,姚建华,黄启俊;光栅棱镜内调制比色测温仪研究[J];半导体光电;2001年06期
6 张林;宋寅;胡学友;;基于CDS技术的CCD噪声信号处理[J];半导体光电;2007年02期
7 龙再川;宋备刚;杜昊;郑渝;赵凯生;;一种高信噪比科学级CCD数据转换系统[J];半导体光电;2007年04期
8 蔡荣太;王延杰;;CCD成像传感器的降噪技术[J];半导体光电;2007年05期
9 杨妮;王玉田;;玻璃厚度检测图像特点及其识别算法的研究[J];半导体光电;2008年06期
10 裴文彦;周金运;林清华;;大面积循环扫描投影光刻对准系统设计和分析[J];半导体光电;2009年03期
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1 周国义;李忠根;李浩军;;增压锅炉炉内火焰检测与辐射率计算[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年
2 李忠根;周国义;张向宇;;基于图像处理的增压锅炉火焰三维温度场重建[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年
3 许凌飞;李武森;徐实学;李伽;王勇青;;光谱测温法应用于转炉炼钢火焰测温[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
4 于洋;米乐;王振红;于云;曹韫真;宋力昕;;耐高温多层隔热材料的研制与应用[A];中国空间科学学会空间材料专业委员会2011学术交流会论文集[C];2011年
5 彭志敏;杨乾锁;刘春;竺乃宜;;高温空气多光谱辐射测温技术研究[A];第十三届全国激波与激波管学术会议论文集[C];2008年
6 邓和平;曾来荣;童泽润;刘伟雄;;总温热电偶在高温试验气流测量中的应用[A];第十四届全国激波与激波管学术会议论文集(下册)[C];2010年
7 焦雯;黄海明;;导热系数对热传导的影响[A];北京力学会第17届学术年会论文集[C];2011年
8 祖成奎;陈洁;;Tb~(3+)激活硅酸盐玻璃的发光性能及其X-射线转换屏应用研究[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会玻璃论文集[C];2003年
9 祖成奎;陈洁;;Tb~(3+)激活硅酸盐玻璃的发光性能及其X射线转换屏应用研究[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年
10 李志广;黄红军;万红敬;王晓梅;胡建伟;;相变材料十四酸热传导的研究[A];2009中国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2009年
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4 刘冬;弥散介质温度场重建的辐射反问题研究[D];浙江大学;2010年
5 倪建军;气流床气化炉及其辐射废锅内的多相流动、传热与熔渣行为研究[D];华东理工大学;2011年
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7 张寿明;基于冶炼过程及终点判断技术的烟化炉智能控制系统研究[D];昆明理工大学;2009年
8 雷波;直线边缘光学精密测量系统研究与开发[D];武汉理工大学;2010年
9 谢文杰;碳氢燃料裂解与结焦研究[D];浙江大学;2009年
10 樊炜;海底热液口温度场声学测量技术研究[D];浙江大学;2010年
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1 余亮;基于DSP的注射器针头合格检测方法研究[D];南昌航空大学;2010年
2 李洋;数码相机变焦距物镜设计[D];大连理工大学;2010年
3 李文甲;基于视觉注意模型的运动目标检测技术研究[D];大连理工大学;2010年
4 郭晓鸣;基于模式噪声的数字图像相机来源取证技术[D];大连理工大学;2010年
5 孙政;基于线阵CCD的岩屑识别系统设计与实现[D];中国海洋大学;2010年
6 李响;利用非接触红外测温技术测量火焰温度[D];天津理工大学;2010年
7 何文基;机动车销售统一发票识别算法研究[D];华南理工大学;2010年
8 郭波;基于LabVIEW的红光高清光学头测试系统研究[D];武汉工程大学;2010年
9 王兴刚;基于CCD辐射能图像的焚烧系统温度场重建技术研究[D];浙江大学;2010年
10 刘辉;基于广义回归神经网络的图像测温方法研究[D];昆明理工大学;2009年
【同被引文献】
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1 蔡梅艳;吴庆宪;姜长生;;改进Otsu法的目标图像分割[J];电光与控制;2007年06期
2 卫成业,王飞,马增益,胡刚,陈宗福,李晓东,严建华,岑可法;基于炉内火焰辐射图像的断面温度场的重建方法研究[J];动力工程;2001年01期
3 王飞,马增益,严建华,池涌,倪明江,岑可法;利用火焰图像同时重建温度场和浓度场的试验研究[J];动力工程;2003年03期
4 刘禾,刘建松,朱伟波;基于神经网络的燃烧二维温度场测量模型[J];动力工程;2005年02期
5 林彬 ,马增益 ,王飞 ,严建华 ,白卫东 ,黄群星 ,罗娅 ,岑可法;对火焰图像双色测温法的改进[J];电站系统工程;2004年02期
6 王补宣,李天铎,吴占松;图象处理技术用于发光火焰温度分布测量的研究[J];工程热物理学报;1989年04期
7 温宏愿;赵琦;陈延如;周木春;张猛;许凌飞;;光谱图像分析用于转炉终点实时预测[J];光电工程;2008年05期
8 温宏愿;赵琦;陈延如;周木春;张猛;许凌飞;;基于炉口辐射和改进神经网络的转炉终点预测模型[J];光学学报;2008年11期
9 孔祥涛;周怀春;罗自学;娄春;程强;;基于温度场重建的炉膛燃烧数字监测系统[J];工业仪表与自动化装置;2008年02期
10 刘付程;郭衍游;闫晓波;;土壤属性空间预测的广义回归神经网络方法研究[J];淮海工学院学报(自然科学版);2008年01期
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1 姜学东;基于图象处理技术的炉膛火焰温度检测系统研究[D];安徽大学;2002年
2 赵春晖;基于数字图像处理的火焰温度测量系统设计[D];西北工业大学;2003年
3 李汉舟;基于数字图像处理的温度检测技术研究[D];西北工业大学;2002年
4 刘征;基于CCD图像传感器的高温熔体温度场软测量系统的研究[D];中南大学;2005年
5 丁剑;基于小波图像处理技术的高温熔体测温系统的研究与开发[D];中南大学;2005年
6 管良兵;高动态范围的火焰温度场分布的测量研究[D];浙江大学;2006年
7 唐秉湘;基于数字图像处理的锅炉火焰温度检测研究[D];湖南大学;2006年
8 罗毅;基于灰色理论与广义回归神经网络的客运量预测模型研究[D];西南交通大学;2007年
【二级参考文献】
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1 李言钦,周怀春;声波法监测锅炉炉膛二维复杂空气动力场的模拟研究[J];动力工程;2004年06期
2 安连锁,宋志强,姜根山,沈国清;考虑声波折射的声学锅炉温度场测量技术的研究[J];动力工程;2005年03期
3 修吉宏;翟林培;刘红;;CCD图像条带噪声消除方法[J];电子器件;2005年04期
4 黄庆康;声学炉内温度场实时监测系统[J];电站系统工程;2000年04期
5 孙旋 ,徐向东;基于改进比色测温法的全炉膛火焰监测和燃烧诊断技术研究[J];电站系统工程;2001年06期
6 程智海,蔡小舒,毛万朋;火焰特征发射谱线研究[J];工程热物理学报;2004年03期
7 项震;基于CCD器件特征的图像噪声消除[J];光电工程;2001年06期
8 李奇,徐之海,冯华君;面向数字相机的CCD像素颜色插值新算法研究[J];光电工程;2002年03期
9 王凌,张平,冯华君,徐之海,李奇;用多次移位成像提高CCD成像分辨力的反演解析法[J];光电工程;2003年03期
10 江孝国,祁双喜,王婉丽,谭肇,吴廷烈,王伟,王云秀;CCD输出信号的低噪声处理电路研究[J];光电子·激光;2001年11期
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4 史爱芬;陶化成;;仿真模型算法及软件的校核方法[A];系统仿真技术及其应用(第7卷)——'2005系统仿真技术及其应用学术交流会论文选编[C];2005年
5 郭戈;唐果林;颜旭涛;;桌面FDM快速成形系统[A];2005年中国机械工程学会年会第11届全国特种加工学术会议专辑[C];2005年
6 方明霞;贺华;;玻璃钢冷却塔多媒体软件开发[A];第十六届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2005年
7 郭戈;唐果林;颜旭涛;;桌面FDM快速成形系统[A];2005年中国机械工程学会年会论文集第11届全国特种加工学术会议专辑[C];2005年
8 刘剑;;面向对象的地形图符号库设计方法[A];2006年测绘新技术应用交流会论文集[C];2006年
9 许晶;;GIS在交通监控系统中的应用[A];提高全民科学素质、建设创新型国家——2006中国科协年会论文集(下册)[C];2006年
10 郝晓燕;刘伟;李茹;刘开瑛;;汉语框架语义知识库及软件描述体系[A];内容计算的研究与应用前沿——第九届全国计算语言学学术会议论文集[C];2007年
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1 ;中日“中高温辐射测温研究”获得成功[N];科技日报;2000年
2 肖英龙;国外钢水连续测温技术简介[N];世界金属导报;2004年
3 记者 陈刚;艾默生立足中国辐射亚洲[N];中国有色金属报;2007年
4 记者 曲京佳;艾默生将在南京建流量中心[N];中国化工报;2007年
5 刘云臣;北内创意公司与德尔福合作 进行欧Ⅲ+OBD系统标定[N];中国工业报;2006年
6 记者 刘扬;中心城每年建20到30处避难场所[N];北京日报;2008年
7 章一煦;红海铁骑“利雅得”[N];中国国防报;2006年
8 本报记者 刘红;透视“保定汽车”现象[N];中国工业报;2003年
9 本报记者 杨蕾;先进计量技术阻击流感蔓延[N];中国质量报;2009年
10 方芳;上柴:国Ⅲ实施 机遇挑战并存[N];现代物流报;2008年
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1 杨臧健;谱色测温系统的设计研究[D];中国科学技术大学;2009年
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3 张志猛;面向理解的OORE关键技术研究[D];浙江大学;2004年
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1 张立江;基于PLC网络应用软件设计与实现[D];南京理工大学;2005年
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3 王卓伟;交通综合数据统计平台的研究与设计[D];四川大学;2005年
4 潘勇;数控系统中梯形图编程软件的研究及实现[D];武汉理工大学;2005年
5 黄发安;桩基沉降分析与计算[D];西南交通大学;2006年
6 刘敬志;液晶指向矢三维计算软件的解剖与物理应用[D];河北工业大学;2007年
7 李盛成;车用发动机电控单元的开发[D];吉林大学;2005年
8 刘辉;基于项目进度管理方法的信息集成化研究[D];河北工业大学;2005年
9 李凯;虚拟式多通道流量测试仪的设计与研发[D];重庆大学;2005年
10 余彬;1226工程的软件项目管理研究[D];华中科技大学;2005年
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