[發(fā)明專利]一種基于彩色CCD相機(jī)的碳?xì)浠鹧鏈囟葴y量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710031778.2
• 申請日: 2017-01-17
• 公開（公告）號: CN106644102B
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳玲紅;吳學(xué)成;岑可法;吳建;周劍武
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G01J5/60
• 分類號: G01J5/60
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

本發(fā)明公開了一種基于彩色CCD相機(jī)的碳?xì)浠鹧鏈囟葴y量方法，目的在于，被測對象測溫范圍不受黑體爐標(biāo)定實(shí)驗(yàn)的限制，無需用到黑體爐。包括以下步驟：1)拍攝碳?xì)浠鹧妫涸O(shè)置彩色CCD相機(jī)的參數(shù)，對火焰進(jìn)行拍攝；2)獲得溫度與兩基色原始強(qiáng)度比值之間的關(guān)系曲線：通過相機(jī)響應(yīng)效率曲線獲得溫度與R、G、B通道所記錄的原始強(qiáng)度比值的關(guān)系曲線；3)獲取R、G、B真彩色圖像：從彩色CCD相機(jī)中輸出RAW格式圖像，并將RAW格式圖像最終轉(zhuǎn)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(qiáng)度，并任意選取兩基色計(jì)算原始強(qiáng)度比值；5)溫度獲?。簭牡玫降臏囟扰c兩基色原始強(qiáng)度比值之間的關(guān)系曲線，獲得碳?xì)浠鹧鏈囟取?/p>

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及碳?xì)浠鹧鏈囟葴y量的方法，特別涉及一種基于彩色CCD相機(jī)碳?xì)浠鹧鏈囟葴y量方法，適用于碳?xì)淙剂匣鹧鏈囟鹊臏y量。

背景技術(shù)

碳?xì)浠鹧鏈囟仁侨紵^程的一個(gè)重要參數(shù)。溫度定性、定量的測量對于觀察和了解碳煙生產(chǎn)、氧化過程，建立合適的燃燒模型，實(shí)現(xiàn)高效清潔燃燒都有著重要的指導(dǎo)作用。

測溫方法分為接觸式溫度測量方法和非接觸式溫度測量方法?；贑CD相機(jī)拍攝的數(shù)字圖像的雙色法測溫屬于非接觸式的測量方式，不會(huì)破壞目標(biāo)溫度場，不會(huì)損壞原溫度場的分布，且具有溫度上限高，響應(yīng)速度快，測溫精度較高等優(yōu)點(diǎn)，成為了溫度測量方面研究的熱點(diǎn)。

目前國內(nèi)外提出了多種基于CCD相機(jī)的雙色法測溫方法，然而這些方法都存在著一定的不足。其中一些方法存在著理論上的缺陷，國內(nèi)浙江大學(xué)吉偉、衛(wèi)成業(yè)等人將相機(jī)相應(yīng)效率曲線視作沖激函數(shù)(吉偉.富氧燃燒高溫火焰測量及燃燒器開發(fā)研究[D].浙江大學(xué)，2015；衛(wèi)成業(yè),王飛,馬增益等.運(yùn)用彩色CCD測量火焰溫度場的校正算法[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2000(1))，姬瑞磊、曾志斌等人將通過CCD相機(jī)獲取的強(qiáng)度信息視為單色強(qiáng)度信息(姬瑞磊.基于RAW格式數(shù)據(jù)的熱氣機(jī)燃燒室火焰溫度檢測研究[D].華北電力大學(xué),2013；曾志斌.基于火焰圖像求取溫度場的雙色法測溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].華中科技大學(xué)，2013)，這些假定違背理論依據(jù)，使得他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都是通過近似得到的，存在較大的誤差。

有的測溫方法使用濾光片測量不同波長下的單色輻射強(qiáng)度(Guo H,Castillo JA,Sunderland P B.Digital camera measurements of soot temperature and sootvolume fraction in axisymmetric flames[J].Applied optics,2013,52(33):8040-8047.)，需要進(jìn)行多次測量，然而多次拍攝得到的火焰圖像不可能完全相同，給后期的數(shù)據(jù)處理帶來很大的麻煩，并且若在測量過程中火焰發(fā)生了擾動(dòng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差將會(huì)很大。

公告號為CN101403639A的中國專利文獻(xiàn)公開了一種碳?xì)浠鹧娴臏囟葓D像及黑度圖像檢測方法，通過黑體爐標(biāo)定并進(jìn)行擬合獲得了火焰溫度與基色強(qiáng)度比值之間關(guān)系，然而黑體爐能使用的溫度范圍較小，當(dāng)所求火焰溫度超過黑體爐的溫度范圍時(shí)，它的方法沒法證明擬合得到的結(jié)果依然適用，另外黑體爐的使用增加了測量成本并使操作復(fù)雜化。目前國內(nèi)外尚無一種克服了上述問題的基于CCD相機(jī)的測溫方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種基于彩色CCD相機(jī)碳?xì)浠鹧鏈囟葴y量方法，該方法誤差小，測溫范圍不受黑體爐標(biāo)定實(shí)驗(yàn)的限制。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于彩色CCD相機(jī)的碳?xì)浠鹧鏈囟葴y量方法，包括以下步驟：

1)拍攝碳?xì)浠鹧妫涸O(shè)置好彩色CCD相機(jī)的參數(shù)，對被測火焰進(jìn)行拍攝；