[發明專利]一種基于彩色CCD相機的碳氫火焰溫度測量方法

有效

• 申請號: 201710031778.2
• 申請日: 2017-01-17
• 公開（公告）號: CN106644102B
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發明（設計）人: 陳玲紅;吳學成;岑可法;吳建;周劍武
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01J5/60
• 分類號: G01J5/60
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

1.一種基于彩色CCD相機的碳氫火焰溫度測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)拍攝碳氫火焰：設置好彩色CCD相機的參數，對被測火焰進行拍攝；

2)獲得溫度與兩基色原始強度比值之間的關系曲線：通過相機響應效率曲線獲得溫度與R、G、B通道所記錄的原始強度比值之間的關系曲線；通過獲取包括所使用鏡頭在內的可探測波長范圍下的相對透過率，從而得到相機響應效率曲線，并將相機響應效率曲線代入R、G、B通道所記錄的原始強度比值對應的公式中，從而獲取溫度與任意兩基色原始強度比值之間的關系曲線；所述R、G、B通道所記錄的原始強度比值對應的公式如下：

式中R、G、B代表R、G、B通道所記錄的原始強度；λ為波長，單位m；T為碳煙的開爾文溫度，單位K；C₁、C₂分別為第一輻射常數和第二輻射常數，C₁＝3.742×10^－16W·m²，C₂＝1.4388×10^－2m·K；r(λ)、g(λ)、b(λ)分別為R、G、B通道下的相機響應效率，ε_λ為碳煙顆粒的光譜輻射率，碳煙顆粒的光譜輻射率隨波長變化的公式如下式所示：

式中KL因子與燃燒火焰中的碳煙顆粒濃度成正比，參數α的值是與火焰中碳煙顆粒的物理和光學特性有關的常數；

3)獲取R、G、B真彩色圖像：從彩色CCD相機中輸出RAW格式圖像，并將RAW格式圖像最終轉化為R、G、B真彩色圖像；

4)獲取兩基色比值：從R、G、B真彩色圖像中得到R、G、B三通道原始強度，并任意選取兩基色計算原始強度比值；

5)溫度獲取：根據步驟2)得到的溫度與兩基色原始強度比值之間的關系曲線，獲得碳氫火焰溫度。

2.根據權利要求1所述的碳氫火焰溫度測量方法，其特征在于，步驟1)中在對被測火焰進行拍攝前，將彩色CCD相機的對比度、顏色、飽和度設置為“normal”或“none”，將ISO數設置為最小值，將白平衡參數設置為“direct sunlight”，設置快門時間和曝光補償，使相機在記錄強度與曝光時間呈線性關系的情況下進行拍攝。

3.根據權利要求1所述的碳氫火焰溫度測量方法，其特征在于，步驟3)中將RAW格式圖像最終轉化為R、G、B真彩色圖像的方法為：采用Dcraw軟件將Raw文件轉化為Tiff數據文件，根據相機拜耳濾鏡排列模式在MATLAB上執行demosaic函數，將Tiff數據文件通過插值最終轉換為R、G、B真彩色圖像。