一种基于面阵CCD的单波长辐射测温方法

介绍了一种基于面阵CCD的单波长辐射测量三维温度场的方法.通过引入一种新型的多路面阵CCD数据实时采集系统采集待测温度场多个方向投影数据,利用计算机层析技术重建温度场内部空间物理量的分布,然后根据维恩近似公式获得空间温度场的分布.对多路CCD数据实时采集系统的内部构造以及工作原理进行了较为详细的阐述.并对蜡烛的火焰温度场进行了测量,最后用热电偶验证此方法的正确性.利用此系统可以做到数据实时采集,为三维流场的实时测量奠定了良好的基础.     

激光熔覆成形中熔池表面温度场的检测与研究

针对激光熔覆成形中熔池表面温度场难以测量的问题,搭建了彩色CCD同轴测温系统。通过优化实验参数,该测温平台可获得清晰、稳定的熔池表面图像,对所拍图像进行处理和计算,可以得到熔池表面的温度场。为了验证得到的温度场是否准确,搭建了红外测温系统,通过对熔池表面不同区域进行测温,得到了与CCD测量结果基本吻合的熔池表面温度分布。两种不同的测温方式得到一致的温度场,说明此测温平台是实用、可靠的,为通过实时检测熔池表面温度进而控制熔覆成形系统打下基础。     

CCD数字图像处理电弧温度场测量系统的研究

研究电弧等离子温度场的主要理论是光谱法.光谱仪采用线阵CCD接收物体表面的光辐射能量存在着采集频率与采集点数的矛盾,无法保证采集的实时性、测量误差大等不足.为了克服这些不足,修正了传统的比色法和三色法公式,研究了一种用面阵CCD作为主要光接收器件的测量电弧温度场的系统,并开发了一套针对该系统的面阵CCD数字图像处理软件.它具有成本低,操作简单和数据采集速度快等一系列优点.     

基于Mie 散射理论水雾介质红外辐射衰减的校正研究

水雾环境对红外辐射有着较强的衰减作用。在工业生产中水雾环境十分常见, 连铸二冷区铸坯的冷却装置采 用的就是人工水雾系统, 而准确掌握连铸二冷区铸坯表面温度对提高产品质量的稳定性具有重要意义。针对二冷区 大量水雾对连铸坯表面非接触式测温存在干扰的问题, 提出了一种基于 Mie 散射理论的校正方法。首先根据现场使 用的气水喷嘴进行模拟实验, 分析现场水雾的水流分布, 建立水雾状态模型; 然后分析水雾状态模型下红外辐射的衰 减特性, 通过模拟试验计算得到相应的消光系数, 并利用朗伯比尔定律得到红外辐射衰减的校正因子, 将校正因子添 加至非接触式红外测温系统中进行实时温度值的校正。研究表明, 通过校正因子的导入能够有效地提高非接触式红 外测温系统的精度。     

基于彩色CCD像素点亮度的测温原理研究

推导出了CCD像素点亮度和具有实物面的高温辐射体温度之间的关系。结合比色测温法,提出了一种基于面阵CCD图像的温度场检测方法。分别在普通煤炉和黑体炉上用一套经黑体炉标定过的测温系统进行测温实验,取得良好效果。通过比较热电偶测量值和本算法计算温度值,分析了本测温方法的误差产生原因。     

印制板组件回流焊表面温度场的建模仿真技术

采用有限元分析方法，基于材料实际参数建立印制板组件的三维模型。对照回流炉实际温度设置方式，通过研究炉体结构、加热方式和空气流动，然后以传热学中的射流模型估算得到的对流系数值作为有限元模型的边界条件，通过模拟仿真得出组件表面各个位置在再流焊过程中的温度变化情况和温度场的分布情况。在印制板组件表面设置测温点，测量实际回流曲线，与模拟仿真结果进行对比，验证了仿真的有效性。     

基于红外热像技术铸坯表面质量检测的研究

为了提高连铸生产效率和铸坯质量,设计了一种基于红外热像技术的连铸坯表面质量实时检测系统,通过红外热像仪在线实时采集生产过程连铸坯表面热图像;并在VB基础上建立连铸坯缺陷特征图像评估系统,对采集的连铸坯的热图像进行分析运算和分类处理。采用Halcon软件建立人机界面,并结合实际生产数据,结果表明该系统降低铸坯的误报率,提高了铸坯质量和生产效率。     

激光加工温度场CCD检测中的温度标定

激光加工温度场的检测对实现激光加工智能化有重要的实用价值。根据比色测温原理，提出采用彩色CCD和计算机图像处理相结合检测激光加工温度场的实验方案，研究CCD比色测温的温度标定。采用BF1400和BBR1000型国家标准黑体炉作为温度标定仪器，用WV-CP474型CCD相机在标定温度范围700～1400 ℃时，每隔100 ℃拍摄黑体炉靶面图像。开发了基于VC++的温度场图像处理专用软件，并对CCD拍摄的图像进行处理，建立了温度与比色值的数学关系表达式，并给出了待定系数。结果表明：CCD测温数据与现行标准测温数据之间存在良好的对应关系，进一步发展后，可成为激光加工温度场检测的有效手段。     

红外探测器的漂移特性对测温精度的影响

介绍了基于黑体标定的目标表面温度测量系统的系统组成及测量原理,利用黑体对红外探测器标定得到表面温度的测量曲线.分析了红外探测器的漂移特性,拟合漂移曲线并对探测器的能量漂移进行补偿.对一个温度可控的面辐射源进行测温实验,比较漂移补偿前后的测温数据,补偿后的测温精度得到了明显的提高.     

基于面阵CCD与CPLD实现的位移实时监测系统的研究

介绍了一种基于面阵CCD与CPLD的位移实时测量方法,它利用光学成像原理测定位移并实时显示,解决了用现行其他电测法对被测物体位移长期测量过程中的时间温度漂移问题。另外一方面,光挚测量具有重复性好、滞后小的优点,所以测量精度高。调节CCD镜头放大倍数,既适用于近距离观测又适用于远距离观测,应用前景十分广泛。     

LF 炉钢水非接触测温系统及应用

温度控制在 LF 炉精炼过程中具有重要地位, 它是控制钢水成分质量、连铸质量及稳定工艺的关键。研发了 一种非接触式的钢水温度监测系统, 该系统通过双光路近红外面阵 CCD 探测器实时获取 LF 炉内钢水高清热像, 再利 用计算机对该图像信息进行技术处理,从而准确地识别出钢水, 并根据测温模型计算出实时的温度数据。该测温系统 还可作为工业电视使用, 便于炼钢工人及时了解炉内状况。不同于以往的接触式测温方法, 新系统可以在不影响钢水 冶炼进度的情形下完成对LF炉内钢水温度的实时监测, 操作便捷、安全, 是一项十分值得推广的技术, 对其它测温应 用领域也具有一定的指导作用。     

双色红外系统测量脆性材料磨削温度的研究

用光纤辅助双色红外探测仪研究了金刚石砂轮磨削花岗石和陶瓷过程中接触区的温度特征.研究结果表明和单色系统相比,双色红外系统除了温度之外还可得出磨削条件下所对应的被测物体的发射率.接近工件表面的温度测量结果由于受测温用盲孔的影响会偏高.因此,红外测温系统适用于直接测量工件表面下方一定距离外的温度变化.而工件表面温度则用拟合方法得到能量传入工件的比例后再通过理论计算得出.由于可以得到能量的传输比例,磨削温度测量对理解工具与工件界面的传热机制具有重要意义.     

双色红外系统测量脆性材料磨削温度的研究

用光纤辅助双色红外探测仪研究了金刚石砂轮磨削花岗石和陶瓷过程中接触区的温度特征，研究结果表明：和单色系统相比，双色红外系统除了温度之外还可得出磨削条件下所对应的被测物体的发射率，接近工件表面的温度测量结果由于受测温用盲孔的影响会偏高，因此，红外温测系统适用于直接测量工件表面下方一定距离外的温度变化，而工件表面温度则用拟合方法得到能量传入工件的比例后再通过理论计算得出，由于可以得到能量的传输比例，磨削温度测量对理解工具与工件界面的传热机制具有重要意义。     

基于DSP的加热炉内钢坯表面温度检测及分析系统

设计了一种加热炉内钢坯表面温度实时检测系统,以DSP为图像处理核心,采集加热炉内两幅临近中心波长的近红外辐射图像,用比色测温算法计算出钢坯表面温度。对比色测温原理、系统的硬件电路、软件流程和试验效果进行了分析。在H型钢加热炉的试验表明,系统能实时检测加热钢坯的表面温度,实时生成加热炉内温度场的伪彩图像并完成工况分析。钢坯表面温度检测的相对误差小于0.5%,满足加热炉温度控制工艺的要求,解决了加热炉内钢坯表面温度动态检测的技术难题。     

基于DSP的加热炉内钢坯表面温度检测及分析

设计了一种加热炉内钢坯表面温度实时检测系统,以DSP为图像处理核心,采集加热炉内两幅临近中心波长的近红外辐射图像,用比色测温算法计算出钢坯表面温度.对比色测温原理、系统的硬件电路、软件流程和试验效果进行了分析.在H型钢加热炉的试验表明,系统能实时检测加热钢坯的表面温度,实时生成加热炉内温度场的伪彩图像并完成工况分析.钢坯表面温度检测的相对误差小于0.5%,满足加热炉温度控制工艺的要求.     

激光辐照材料表层温升规律的数值模拟

为了在烧蚀机制下的激光超声检测中合理加载激光能量,获得幅值较大的超声信号而不过于损伤被检材料,需要分析激光辐照材料表层的温升规律及激光烧蚀的问题。建立了激光辐照材料的理论模型,激光以热流密度的形式加载于材料表面。结合导热微分方程,将对流传热和辐射传热一同考虑,并在材料表层升温过程中有效处理了相变潜热,对材料表层受激光辐照的温度场进行了数值模拟。给出了激光烧蚀材料有限元分析的程序流程,选择45#钢坯为例进行激光辐照仿真计算,分析了钢坯表层受激光辐照区域、区域下方及区域边界附近节点的温升规律,并对比钢坯受激光辐照的实际烧蚀情况和通过采集激光超声波信号进行了验证。结果表明,数值模拟能够为后续热应力分析中载荷的加载提供依据,并为激光超声检测中激光能量的加载提供了参考。     

在稀薄气流中用红外热图测量中低量值热流

在分析高高空热流测量需求基础上,针对高超声速飞行器稀薄气流地面试验热流量值小等特点,从满足模型壁面定常热流假设和一维半无限大假设条件、减小试验模型侧向导热误差和控制试验模型表面温升等方面分析了试验模型加热时间对热流测量的影响。其次选择较低热扩散系数模型绝热材料、采用瞬变平面热源法提高试验模型材料热物性参数标定精度、采用漫反射补偿等提高发射率测量精度等手段,提高中低量值热流测量精度。最后,在利用薄壁量热法获得模型表面热流时,测量MW/m2量级热流是把热电偶焊接在试验模型内壁面,而用红外热图及测量几kW/m2到几百kW/m2量级热流是测量模型外壁面热流,为了对这三者结果进行比较,在马赫数 Ma 为 12、试验总压 P₀ 为4.2 MPa、试验总温 T₀ 为700 K的试验状态下,用热电偶与红外热图同时测量了双锥薄壁模型不同点的热流,结果表明:红外测热结果与热电偶测量外壁面结果更接近,热电偶布置在外壁面位置所获得的热流大于布置在内壁面位置所获得的热流,模型加热时间对不同量值热流测量的影响是不同的。     

接触线几何参数CCD交汇测量分辨率及精度分析

采用双CCD交汇测量技术对电力机车接触导线磨损面边界点进行精确定位,可以实现导线高度、拉出值、磨损宽度等几何参数的非接触实时测量,而边界点定位精度及分辨率会受测量系统的光学参数、结构参数等的影响.基于交汇测量机理,推导出了接触线几何参数测量的表达式,详细分析了分辨率和测量精度与边界点位置、CCD像元尺寸、成像镜头焦距、两CCD之间的距离、交汇仰角等参数之间的关系,并进行了数值模拟.在此基础上,结合测量条件及技术指标完成了各参数的优化设计,得到了理论上能达到的最佳测量精度和分辨率,同时对测量装置的制作和安装提出了合理化的建议.     

基于红外CCD的钢水红外测温模型分析

为了快速精确地在线测量钢水温度,采用红外CCD相机测温技术来测量钢水表面温度。利用红外CCD相机采集钢水在不同温度下的图像,计算出图像中与热电偶测温相近位置点区域的灰度均值,引入黄金分割寻优法对广义回归神经网络中扩展系数的确定进行了改进,并用传统的最小二乘法与改进的广义回归神经网络方法对灰度比和温度之间的非线性关系拟合曲线进行对比。结果表明,用改进的广义回归神经网络建立的测温模型有效地提高了在线温度测量精度,使钢水温度测量误差控制在0.1%范围内,符合工业设计要求。该研究为广义回归神经网络应用在钢水测温领域提供了参考。     

A numerical simulation of the D.C. continuous casting process including nucleate boiling heat transfer

The steady-state thermal problem associated with the direct-chill continuous casting of A6063 aluminum cylindrical ingots is solved using the numerical finite element technique. Excellent correlation is demonstrated between the numerical model and experimental data from ingots cast at two different speeds. By application of the model, effective heat transfer coefficients are calculated as a function of vertical position on the outside surface of the ingot. It is shown that direct application of these coefficients to the modeling of different casting situations will produce substantial errors in the region in which heat transfer is by nucleate boiling. Using theories of nucleate boiling with forced convection and film cooling, a method is developed to calculate the external boundary conditions in the submold region of the ingot, thus making it possible for the first time to define explicitly all of the thermal boundary conditions associated with this casting configuration. These theories are incorporated into the numerical model, and a subsequent simulation shows excellent agreement with experimental data from a third ingot.