基于铟钾砷光电探测器的工业炉比色测温系统

《基于铟钾砷光电探测器的工业炉比色测温系统》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、基于铟钾砷光电探测器的工业炉比色测温系统陈明武1吴海滨2（1.安徽邮电职业技术学院计算机系，安徽合肥230031；2.安徽大学物理与材料科学学院，安徽合肥230031)【摘要】传统的非接触性炉内测温系统主要采用红外CCD，其工作波长大多为0.4~1.1μm，受到截止波长的影响，红外CCD在工业中低温测量范围小、误差大。普通的非制冷焦平面红外热像仪(UncooledIRFPACamera)的工作波长一般在8~14μm之间[1]，但是其工作环境非常苛刻，需要在恒温环境下工作，在工作过程中电子累积容易饱和，测温幅度不大，跟不上温度变化，容易产生温度漂移，不能满足现实需求。铟钾砷摄像

2、机其工作和存储温度范围大，灵敏度高，可控性强，测温幅度大，测温精度高，可以满足现实需求。以铟钾砷相机作为实验用光电探测器件。.jyqkm~3mm的圆形大光敏面，应用于500nm~1700nm波长范围的测试仪器和光电感应系统中。超低的暗流和高动态阻抗占据绝对的性能优势。其最大绝对额定值，如表1所示：InGaAs摄像机芯片基于先进的磷化铟晶元，可以提供一系列大面积的铟钾砷PIN晶片，感光面积包括1mm、2mm和3mm。利用硅和铟钾砷材料的完美结合，短波段延伸（500~1700nm）系列的晶片可以涵盖可见光范围。由于它很低的结电容和很大的并联电阻使得它有着高的响应速度和低的噪声。其

3、相应波段如图1所示：2测温系统的构成工业测温系统的重要部分如下：（1）铟钾砷探测器；（2）推进器（含电动或气动）；（3）炉壁连接体；（4）电气控制柜；（5）工控机。本系统基于小孔成像、特种冷却保护等技术，强制风冷或水冷保护；高温固化处理耐高温?，视场角可调节，适用面广，并采用特种耐高温宝石镜片，实现对各类工业窑炉燃烧工况的实时监测[3]。本系统有以下特点：实时显示炉内工况图像和温度分布伪彩图。对监视范围内炉管(或钢坯)所有可视表面进行温度测量。专家系统，安全预警，准确掌握和分析炉管温度分布和变化规律，确保石化加热炉安全稳定运行。确保冶金加热炉测温控制的稳定、可靠，实现燃烧优化

4、控制。测温系统工作流程：使用滤波片切换装置能够迅速地在两个窄带滤波片之间进行切换，当炉内温度较高时还可采用加装衰减片来衰减能量，从而使铟钾砷摄像机在短时间内获得这两个波长的最佳的视频图像。采集卡会采集铟钾砷摄像机的视频图像并将其传送到图像处理系统。工业计算机的图像处理系统对图像进行分割、滤波、平滑、变换、增强，最后调用T-R（T）数据库，根据两幅图像同一点的灰度比来确定这个点的温度，监视器输出测温数据和温度场图像，完成比色测温[4]。系统将视场图像进行了伪彩色编码，显示界面能够同时显示原图像和对应的伪彩色图像，工作人员可以利用鼠标在伪彩色图像上画点、划线，此时计算机的显示屏会

5、显示所有被划过部分的实时温度[4]。这样的结果输出方式更为直观，并可以帮助工作人员提前预判低温炉内温度场的温度走向，对过高或过低温度做出预警。3数据的输出结果根据比色测温公式，对图像处理过的双波长下的灰度图进行计算，便可得到此时的温度T。在待监测的视场中，首先会人工选取若干个标识区域重点监测[5]。图3是某焦化炉内的炉管温度监测图，左边的画面显示的是伪彩色处理后的炉管，在其表面设置了九个监测点，用户可以同时看到这九个监测点的实时温度。同时，也可以通过点击或划线的方式，选取其他想要监测的温度点或线，在线测量出待测温度区域的实时温度。4小结本文主要介绍了以铟钾砷摄像机为探测器的非

6、接触式比色测温系统的硬件组成、工作流程、以及对工件表面温度图像的显示方案。系统能对较低温度的工业控件进行高精度的测温，解决了传统非接触式测温技术对低温部分不敏感，温度漂移大，测温精度不高，测温范围小的问题，其实验结果完全满足现实要求。..