基于可见光传感器的温度测量系统研究

论文摘要

温度是衡量物质状态的重要依据,对温度的测量与控制在国防、军事、工农业生产中都有极其重要的地位。目前,传统的高温测量大多使用接触式测量方法,存在测温效率低,不能全面对温度场的分布情况进行检测等问题。红外扫描仪使用面扫描技术可以对温度场整体显示,但由于高温物体的辐射波长较短,尤其对于发射波长集中在可见光区域的高温目标,红外扫描仪不再适用。基于可见光传感器的温度检测技术是一项新兴的测温技术,它具有非接触式测温的独特优势,能够对高温目标物体的整体温度场进行测量显示,实时快速,操作方便,性能可靠,具有较高的应用前景,因而成为高温测量领域的研究热点之一。本文从基于可见光传感器测温技术的原理进行研究,通过分析辐射测温的原理,单色测温、比色测温、以及三色测温的理论方法,建立相应的测温模型。并设计一套基于可见光传感器的温度测量系统,完成对理论部分的实验验证,探究产生误差的根本原因,通过合理的选型和适当的控制完成温度的测试和标定实验。首先通过高温辐射图像中的RGB数据,利用测温模型建立起测温装置。其中包括成像系统,图像传感器的采集系统,图像处理系统的设计与搭建。然后设计了图像采集和处理软件,包括图像采集模块,图像噪声处理模块,图像分割模块,温度场计算和显示模块。并对蜡烛火焰、酒精灯火焰以及市场上常用的喷枪火焰进行了温度仿真计算,利用采集到的图像灰度数据建立温度与比色值的数学模型。实验结果表明该测温系统性能良好,具有较高的测温精度和可靠性。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 课题研究背景及意义
•   1.2 基于可见光传感器测温技术的研究现状
•     1.2.1 国外研究现状
•     1.2.2 国内研究现状
•   1.3 本文研究内容和结构安排
• 第2章 温度测量方法研究
•   2.1 高温测量方法
•     2.1.1 接触式测温
•     2.1.2 非接触式测温
•   2.2 辐射测温的原理
•     2.2.1 辐射测温的基本概念
•     2.2.2 热辐射定律
•   2.3 CCD工作原理
•   2.4 测温模型的建立
•     2.4.1 单色测温模型
•     2.4.2 比色测温模型
•     2.4.3 三色测温模型
•   2.5 本章小结
• 第3章 温度测量系统的硬件平台搭建
•   3.1 系统构成
•   3.2 图像采集模块
•     3.2.1 镜头选择
•     3.2.2 彩色CCD摄像机选择
•   3.3 图像传输及处理设备
•   3.4 CCD测温误差分析
•   3.5 本章小结
• 第4章 温度测量系统中的软件设计与实现
•   4.1 软件功能设计
•   4.2 图像预处理
•     4.2.1 图像滤波
•     4.2.2 图像分割
•   4.3 图像数据处理
•     4.3.1 图像数据处理界面
•     4.3.2 点温计算
•     4.3.3 场温计算
•   4.4 本章小结
• 第5章 温度测试与标定实验
•   5.1 测试实验方法和步骤
•   5.2 温度测量方法的拟合实验与结果分析
•     5.2.1 单色测温法拟合实验
•     5.2.2 比色测温法拟合实验
•     5.2.3 三色测温法拟合实验
•   5.3 标定原理
•   5.4 标定实验
•   5.5 本章小结
• 第6章 总结与展望
•   6.1 全文工作总结
•   6.2 后期工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 胡昂

导师: 代少升

关键词: 辐射原理,图像处理,比色测温,伪彩模型

来源: 重庆邮电大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,自动化技术

单位: 重庆邮电大学

分类号: TP212;O551.2

DOI: 10.27675/d.cnki.gcydx.2019.000346

总页数: 73

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