基于CCD图像传感高精度温度测量技术研究

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1、中图分类号：TP273论文编号：2017311081UDC：密级：公开硕士学位论文基于CCD图像传感高精度温度测量技术研究作者姓名：刘爱旭学科名称：控制科学与工程研究方向：检测技术及智能装置学习单位：华北理工大学学制：2.5年提交日期：2017年12月4日申请学位类别：工学硕士导师姓名：杨友良教授单位：华北理工大学电气工程学院论文评阅人：侯国强教授单位：华北理工大学信息工程学院李北丹正高工单位：唐山启奥科技股份有限公司论文答辩日期：2018年3月3号答辩委员会主席：刘福龙正高工关键词：CCD图像传感；非局部均值；最小二乘法；广义回归神经网络唐山华北理工大学2018年3月ResearchonHi

2、ghAccuracyTemperatureMeasurementTechnologyBasedonCCDImageSensingDissertationSubmittedtoNorthChinaUniversityofScienceandTechnologyinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMasterofEngineeringSciencebyLiuAixu(ControlScienceandEngineering)Supervisor:ProfessorYangYouliangMarch，2018摘要摘要目前常用传统接触式热

3、电偶测温仪对炼钢过程中冶炼炉内的钢水表面温度进行测量，然而传统接触式热电偶测温仪只实现单点温度测量，也不能将冶炼炉内钢水表面温度场的整体情况实时呈现，同时钢铁冶炼炉内的环境条件恶劣，并伴有各种干扰因素，如果测温仪器在这种环境下进行工作，就会使测量结果的精度降低。针对接触式测温仪的测量结果不精确的缺陷，文章根据红外辐射基本理论，提出利用基于CCD（Charge-coupledDevice）图像传感器的非接触测温技术实现对钢水表面温度的精确测量。针对实际钢铁冶炼环境的复杂性，研究了影响CCD图像传感测温精度的各种干扰因素，同时给出了提高CCD图像传感温度测量精度的解决方案。首先，在研究红外热辐射测

4、温理论和CCD图像传感器检测特性的基础上，利用非局部均值滤波算法对CCD采集到的钢水图像进行噪声去除处理，然后提取无噪声目标图像的灰度值信息，为后续建立的测温模型提供高精度数据。然后，利用最小二乘法和广义回归神经网络法分别对灰度比和温度值的非线性数学关系的曲线拟合，通过比较两种方法最终的拟合效果可知，广义回归神经网络法拟合效果优于最小二乘法拟合效果。但在实际生产过程中，温度必须实现实时在线显示，因此常用最小二乘法建立的测温模型进行温度测量，满足工业对测温间隔的要求。如果实际的钢水测温间隔要求不严格，将考虑引入广义神经网络进行测量，这样就可以得到精度更高的温度。最后，对CCD图像传感高精度测温系

5、统中的硬件选型和软件功能设计进行了研究，利用MATLAB软件完成在线温度测量显示平台的设计，通过测温平台可以实现对冶炼炉内的钢水表面任意点温度的显示。同时为了便于观察和分析研究，测温平台还提供了等温线显示图、形态学显示图和伪彩色图像。通过实验可知，基于CCD图像传感高精度温度测量技术，解决了传统测温技术测量结果不精确的缺陷，真实地呈现出了冶炼炉内钢水的表面温度场分布情况，待进一步完善后可以应用到实际钢铁厂生产中。图27幅；表7个；参70篇。关键词：CCD图像传感；非局部均值；最小二乘法；广义回归神经网络分类号:TP273-I-华北理工大学硕士学位论文AbstractAtpresent,thet

6、raditionalcontactthermocouplethermometerwasusedtomeasurethesurfacetemperatureofmoltensteelinthesmeltingfurnaceduringthesteelmakingprocess.However,thetraditionalcontactthermocouplethermometeronlyrealizedsingle-pointtemperaturemeasurement.Ifthetemperaturemeasuringinstrumentwasoperatedinthisenvironment

7、,themeasurementresultswouldbelowered.Accordingtothebasictheoryofinfraredradiation,thispaperproposedanon-contacttemperaturemeasurementtechniquebasedonCCDimagesensortomeasurethesurfacetemperatureofmolte