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基于彩色CCD的锅炉火焰温度场检测系统

作　者: 高英侠
导　师: 朱景伟；樊印海
学　校: 大连海事大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 图像处理温度场彩色CCD 锅炉火焰
分类号: TK311
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 278次
引　用: 4次
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内容摘要

温度是锅炉运行的重要参数,热电偶和工业电视等传统的炉膛燃烧状况监视设备存在许多缺点,它们已经不能满足锅炉经济安全运行的需要。使用能定量检测锅炉内温度场的仪器是今后发展的趋势。因此,研究能定量测量锅炉温度场的仪器对于提高锅炉运行的安全性和经济性具有重要的意义。本文根据热辐射学和彩色CCD成像理论,研究了温度场测温方法,并结合数字图像处理技术,设计了一套火焰温度场监测系统。本文对彩色测温技术的实现作了详细的分析。第二、三章为本文的理论基础。其中研究了锅炉火焰燃烧和辐射的物理过程;介绍了CCD图像传感器的工作原理,并重点介绍了彩色CCD;阐述了三基色原理,讨论了彩色测温的方法,建立了测温的数学模型,为直接利用CCD摄像机检测锅炉燃烧火焰温度阐明了物理机理;介绍了数字图像处理技术,其中主要讨论了图像噪声的去除和伪彩色图像处理技术。第四章为具体的实现环节,包括硬件设备的搭建和软件程序的编写两部分。硬件部分主要是利用PC机、图像采集卡、彩色CCD摄像机和云台控制器,搭建起一套测温实验系统,其中在云台控制器中,利用上位机与单片机的串口通讯实现了CCD摄像头的控制,这样就可以通过上位机和现场的手动控制器这两种方式控制CCD摄像头的转动,光圈和焦距。软件部分主要是利用VC++6.0编写了一套在上位机上监控温度场的操作界面,其中能够实现对温度场总体温度和单点温度的测量,温度异常时发出报警等功能。

全文目录

第1章绪论  9-12
  1．1 本课题的选题背景  9
  1．2 点评热电偶及工业电视  9-10
    1．2．1 热电偶  9-10
    1．2．2 工业电视  10
  1．3 国内外研究现状  10-11
  1．4 本课题的设计思路  11-12
第2章辐射测温原理  12-18
  2．1 辐射的基本原理  12-13
  2．2 热辐射的基本定律  13-15
  2．3 火焰温度场测量方法  15-18
    2．3．1 单辐射测温  16
    2．3．2 比色法测温  16-17
    2．3．3 三色法测温  17-18
第3章基于图像处理的辐射温度场测量技术  18-38
  3．1 CCD图像传感器  18-20
    3．1．1 CCD的工作原理  18-19
    3．1．2 彩色CCD  19-20
  3．2 色度学原理  20-25
    3．2．1 色度学基础  20-22
    3．2．2 颜色的属性  22
    3．2．3 颜色方程  22-25
  3．3 三基色温度测量原理及温度的计算  25-31
    3．3．1 描述物体辐射的普朗克定律  25-27
    3．3．2 彩色三基色温度辐射测量模型的建立  27-28
    3．3．3 发射率模型的确定  28
    3．3．4 火焰温度场的简化算法  28-29
    3．3．5 火焰温度的修正  29-31
  3．4 数字图像处理方法研究  31-38
    3．4．1 概述  31-33
    3．4．2 噪声的滤除  33-36
    3．4．3 伪彩色图像处理  36-38
第4章基于彩色CCD的锅炉温度场测量系统设计  38-65
  4．1 彩色测温系统介绍  38
  4．2 系统的硬件构成  38-48
    4．2．1 彩色CCD摄像机  39
    4．2．2 图像采集卡  39-40
    4．2．3 上位机  40-41
    4．2．4 摄像机控制装置—云台控制器  41-48
  4．3 温度场检验系统的软件设计  48-64
    4．3．1 软件功能  48-49
    4．3．2 系统整体流程图  49-50
    4．3．3 开发工具  50-51
    4．3．4 CCD的控制  51-52
    4．3．5 图像采集  52-53
    4．3．6 温度值的显示  53-59
    4．3．7 报警的实现  59-60
    4．3．8 串行通信  60-64
  4．4 实验结果  64-65
结论  65-66
参考文献  66-68
攻读学位期间公开发表论文  68-69
致谢  69-70
研究生履历  70

基于彩色CCD的锅炉火焰温度场检测系统

内容摘要

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