基于CCD图像传感器的高温场测量仪设计与实现.pdf

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1、第23卷第3期Vo1．23No．32010年3月Mar．2010DesignandImplementationofHigh-TemperatureFieldMeasuringInstrumentationBasedonCCDImageSensor哪PENGXiaoqi’¨，YANJun，SUNYuan坳呵Abstract：Thispaperdescribesth^e耄d～esignofahigh-temperaturefieldmeasuringinstrumentation，whichiscorn-posedofanop

2、ticallens，acolorCCDcamera，animagegrabbingcard，acomputerandassociatedmeasuringsoft—ware．Basedonthetwo—colorthermomet~，thetemperaturedistributionofthemeasuredobjectcanbecalculatedandthendisplayedonthescreen．Am一ethodofautomaticallyadjustingtheamountoflightisusedtoexp

3、andtemper·aturemeasuringrangeofCCD，andblackbodyfurnacecalibrationexperimentsareadoptedtocalibratethemeasure—menterrorscausedbythenon—idealspectrumresponsecharacterofCCDimagesensor．Finally，anattenuatione—qualizerofradiationisbuilttocompensatemeasuringtemperatureerr

4、orscausedbysmoginterference．Bytestingontheindustrialfield，themaximumabsoluteerroris13．6K，andthemaximumrelativeerroris1．42％，theaveragecomputingtimeofeachpieceofradiationimageisabout0．127seconds．Thetestindicatesthatthemeasuringin-strumentationmeetsthehigh—temperatur

5、edetectingrequirementsofindustrialproductionduetoitshighaccuracyandreliability．Keywords：softsensing；high—temperaturedetection；two—colorthermometry；imageprocessing；colorCCDsen—sor；temperaturefielddistributionEEACC：7210B；7230G羞基于CCD图像传感器的高温场测量仪设计与实现彭小奇'，严军，孙元，1．中南大学

6、物理科学与技术学院，长沙410083；2．中南大学信息科学与工程学院，长沙410083；＼＼3．湖南第一师范学院信息科学与工程系，长沙410205／摘要：设计并实现了一种由彩色CCD、图像采集卡、计算机和测量软件组成的高温场测量仪。该测量仪利用比色测温原理计算并显示高温辐射体的表面温度场分布，通过自动调节进光量扩大CCD测温范围，利用黑体炉标定实验校正CCD光谱响应特性非理想带来的测温误差，构建辐射能衰减补偿器对受烟雾干扰的测温结果进行补偿校正。对工业现场进行测试，最大绝对误差为13．6K，最大相对误差为1．42％，平均每

7、幅辐射图像计算时间为0．127s。测试结果表明，该测量仪具有较高的精确性和可靠度，符合工业生产对高温检测的要求。关键词：软测量；高温检测；比色测温；图像处理；彩色CCD；温度场分布中图分类号：TP216文献标识码：A文章编号：1004—1699(2010)03—0354—05基于CCD(电荷耦合器件)图像传感器的高温温究热点。但由于一些关键问题未能得到有效的度场软测量方法因其突破了传统接触式测温方法每解决，导致现有的基于CCD图像传感器的高温场测次只能测量点温度，难以实时在线连续检测，测量仪量装置存在测温误差较大、测温范围

8、较窄的缺点，因器使用寿命短等限制，成为高温检测领域近年来的研而目前在实践中尚未被广泛使用。美国FLUKE公项目来源：国家自然科学基金重点项目资助(60634020)；湖南省科技计划重点项目资助(2009FJ2003)收稿日期：09—11—08修改日期：09—11—19第3期彭小奇，严军等：基于CCD图像