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光纤传感热钢坯非接触相关测长技术的研究

作　者: 岑宏杰
导　师: 姜德生；李维来
学　校: 武汉理工大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 光纤传感非接触相关测量长度测量
分类号: TP274.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
下　载: 98次
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内容摘要

在炼钢连铸生产工艺流程中，连铸坯的在线长度检测和定长切割是其中的重要环节。目前大部分系统采用机械装置进行接触式测量，由于连铸生产现场环境恶劣，接触式测量系统维护量大、磨损大精度不能保证。本文以相关测量技术和光纤传感技术为基础，以连铸坯的在线长度检测为目标，研究光纤传感非接触式相关测长的技术。首先，本文讨论了相关测量的原理。相关测量是利用被测目标的随机噪声的统计特征信息来进行的，具有很强的抗干扰能力，对恶劣环境适应能力强。相关测量方法与最优搜索方法结合，可以测量表征被测目标特征的物理量。介绍了相关测量技术域的应用和研究进展。光纤传感技术是近年来测量领域的热点之一。由于测量环境的恶劣和限制，使得在某些工业环境中，光纤传感技术的抗电磁干扰、耐腐蚀、防燃防爆等优势得以发挥，得到广泛的应用。本文研究了光纤温度传感的原理，并介绍了一种新型的光纤高温传感器。本文针对目前连铸坯在线长度检测的问题，提出了一种光纤传感非接触式相关测长技术，可以在炼钢厂连铸生产车间的恶劣环境下，对连铸钢坯的定长尺寸进行非接触式实时测量，避免了传统的机械式测量中存在滑动现象，影响测量精度的缺陷。该测量方法基于相关测量的原理，采用两路光纤温度传感器，采集钢坯表面的随机温度分布，通过信号相关处理，计算出钢坯运动的瞬时速度，然后换算得到钢坯的经过的距离，从而实现长度测量。相关测长系统包括光纤温度传感、光电转换和数据采集、信号相关处理软件三个主要部分。光纤温度传感采集钢坯表面温度分布，针对应用特点，本文采用了一种简化结构的光纤温度传感器。光电转换电路检测光纤传来的光信号，并转换成电压信号，由数据采集电路抽样量化输入计算机进行信号相关处理。信号相关处理软件是系统的核心部分，它比较两路信号的相似性，计算出它们之间的延迟和钢坯的速度，并换算为钢坯移动的距离。本文研究了相关运算的实时算法，设计了信号相关处理程序。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-8
第一章绪论  8-15
  1.1 课题的提出和意义  8-10
  1.2 国内外研究现状和水平  10-12
  1.3 本文的主要工作  12-15
第二章相关测量的原理及其应用  15-29
  2.1 相关性分析  15-16
  2.2 相关测量的基本原理  16-18
  2.3 相关分析的数学基础  18-21
    2.3.1 相关函数和相关系数  18-19
    2.3.2 相关函数的性质  19-21
  2.4 相关分析的应用  21-29
第三章光纤温度传感器的原理  29-41
  3.1 光纤传感技术概述  29-30
  3.2 光纤温度传感器的研究现状  30-32
  3.3 光纤传感器的结构和分类  32-33
  3.4 光纤高温传感器的测温原理  33-41
    3.4.1 黑体辐射和比色法的基本原理  33-35
    3.4.2 比色法测温中波分复用器的应用  35-38
    3.4.3 中心波长的选择  38-39
    3.4.4 黑体腔光纤高温传感器  39-41
第四章光纤传感相关测长系统的设计  41-66
  4.1 总体方案设计  41-47
  4.2 温度传感器的结构  47-50
  4.3 二值化相关算法设计  50-54
  4.4 系统软件设计  54-59
  4.5 实验结果和误差分析  59-66
    4.5.1 实验结果  59-62
    4.5.2 误差分析  62-66
第五章总结与展望  66-68
参考文献  68-71
研究生期间发表的论文  71-72
致谢  72

光纤传感热钢坯非接触相关测长技术的研究

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