基于燃烧模型的微弱火焰高度检测

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1、2011年第30卷第10期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)141基于燃烧模型的微弱火焰高度检测邱文静，侯德鑫，陈善伟(中国计量学院测试工程学院，浙江杭州310018)摘要:火焰高度是描述火焰特性、确定火焰燃烧状态的重要参数，目前多使用目测方法进行检测．微弱火焰具有亮度低、信噪比低、火焰轮廓模糊的特点，人工目测困难，常规图像分析方法检测对阈值依赖性高．为解决上述问题，在利用常规图像处理方法提取的不完整火焰边缘后，建立火焰轮廓的多参数模型，进而计算火焰高度。实

2、验结果表明:该算法抗干扰能力强，相比常规方法具有精度高、对阈值依赖性低、一致性好的特点。关键词:微弱火焰;图像检测;火焰高度检测;多参数模型中图分类号:TP274文献标识码:A文章编号:1000—9787(2011)10—0141—03WeakflameheightmeasurementbasedoncombustionmodelQIUWen-jing，HOUDe-xin，CHENShan-wei(SchoolofMetrologyandMeasurementEngineering，ChinaJiliangUni

3、versity，Hangzhou310018，China)Abstract:Flameheightisakeyparameterwhichdescribestheflamecharacteristicandflamecombustioncondition．Themostpopularmethodtodetectitisocularestimateatpresent．Asweakflamehascharacteristicsoflowbright，lowsignal-to-noiseratioandvagueout

4、line，ocularestimationwon’tworkanymore，andtheconventionalimageanalysismethodishighlydependsonthethresholdvalue．Inordertosolvetheseproblems，afterextractingincompleteflameedgebyusingtheconventionimageprocessingmethod，multi-parametermodelofflamecontourisestablish

5、edtocalculatedflameheight．Theexperimentalresultindicatethatthisalgorithmhasstronganti-jammingability．Comparedwiththeconventionalmethod，thealgorithmhascharactersuchashighprecision，lowdependenceofthresholdvalueandgoodconsistency．Keywords:weakflame;imagemeasurem

6、ent;flameheightmeasurement;multi-parametermodel0引言针对上述问题，本文提出一种基于燃烧模型的微弱火作为描述火焰特性、确定火焰燃烧状态的重要参数，火焰高度检测方法，通过燃烧力学分析建立火焰轮廓的多参焰高度一直是人们关注和研究的热点，现有相关标准多使数模型，利用常规图像方法提取的不完整火焰轮廓进行火用目测方法对其进行检测。然而由于火焰存在脉动现象，焰轮廓重建，进而计算出火焰高度。导致人工实时检测困难;同时，在预混合燃料燃烧、泄漏燃1火焰轮廓提取烧初期等诸多情况下，因火焰

7、亮度低、轮廓模糊，给火焰高由于微弱火焰亮度低，焰心与火焰前锋亮度差异大，度检测带来极大困难。故成像时存在背景偏白、前景黯淡、火焰前锋模糊等特随着传感器技术的发展，目测法这一传统火焰高度检点，参见图1(a)，为提高图像质量，便于后续边缘提取，需测方法逐渐被其他检测方法取代，相继出现了利用光敏三［7］对原始的火焰图像进行增强。假设图像的统计直方图［1］极管检测特定高度火焰的方法，利用温度传感器测试温［2］归一化后为H(i)，对其积分得到亮度分布函数F(i)，计度场分布的方法，利用CCD进行视觉图像分析的方［3～6］算

8、公式为法。光敏管检测方法精度低，难以满足应用需求;温度i传感器方法多用于工业现场或火灾火焰检测，需分析火焰F(i)=∑H(j)，i=0，1，2，…，255．(1)场的温度分布曲线，建立复杂的数学模型，数据处理难度j=0［7，8］寻找亮度分布函数中取值最接近0．1和0．9的亮度大;基于CCD图像分析的方法比较直观，但现有方法主要针对明亮火焰，不适合亮度低的微弱火焰。值，记为