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表面测温仪的研究

表面测温仪厂家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波长组合或排列对不同测温模型的影响程度,以及被测目标的实际光谱发射率偏离设定值时不同测温模型的测量偏差情况,确定了采用三光谱测温模型设计多光谱测温仪,且三个工作波长λ1、λ2、λ3的排列依次为0.79μm、0.7μm、0.88μm。最后,研究并实现了测温仪不同光谱图像重定位。系统采集的不同光谱图像由于铸坯运动而产生错位平移。基于简化的SIFT算子,找到不同光谱图像的特征点,采用欧氏距离度量其相似性,进而找到配对点以及图像偏移量,重新定位图像。实验结果表明,该方法的定位偏差在2个像素以内,定位两幅图像平均耗时0.78s,满足测温系统要求。受实验条件的限制,本文以双光谱模型为例,以黑体炉为参考源,搭建了双光谱测温仪标定系统,进行仪表标定和测温实验。在900℃至1100℃范围内,测量温度与实际温度的相对偏差小于±0.5%


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