基于CCD的炉膛火焰温度监测系统设计

摘要.............................................................................................................................I Abstract..............................................................................................................................II 引言.. (1)

1 绪论 (2)

1.1 课题背景及研究意义 (2)

1.2 火焰温度测量方法 (3)

1.2.1 接触式测温法 (3)

1.2.2 非接触式测温法 (4)

1.3 论文主要研究工作及内容安排 (5)

2 火焰测温原理 (7)

2.1辐射原理 (7)

2.2 CCD光谱特性 (9)

2.2.1 CCD的基本工作原理 (10)

2.2.2 CCD的成像原理 (13)

2.3 辐射体温度与CCD输出信号的关系 (14)

2.4 基于彩色图像的火焰温度测量方法 (18)

2.4.1 单色测温法 (18)

2.4.2 比色测温法 (19)

2.4.3 三色测温法 (21)

2.5 CCD比色测温的误差分析和校正方法 (21)

2.6 本章小结 (23)

3 基于彩色CCD的比色测温系统硬件设计 (24)

3.1 系统的整体设计方案 (24)

3.2 图像采集模块的设计 (25)

3.2.1 镜头的选择 (25)

3.2.2 彩色CCD摄像机的选择 (28)

3.3 图像处理设备 (29)

3.4 计算机选型 (30)

3.5 系统冷却及灰尘吹扫装置 (30)

3.6 本章小结 (31)

4 基于彩色CCD的比色测温系统软件设计 (32)

4.1 数字图像处理方法研究 (32)

4.1.1 概述 (32)

4.1.2 噪声的滤除 (33)

4.2 系统软件功能 (35)

4.2.1 系统整体流程图 (36)

4.2.2 CCD控制流程 (37)

4.2.3 火焰图像采集 (40)

4.2.4 温度值显示 (41)

4.2.5 报警功能的实现 (43)

4.3 本章小结 (44)

5 实验结果与分析 (45)

结论 (47)

参考文献 (48)

在学研究成果 (53)

致谢 (55)

引言

目前，燃煤锅炉炉膛火焰温度的测量技术的应用是非常受关注的，在现代工业赖以生存和发展的能动工程中，在电力工程、生物技术工程在，还是在大规模的集成电路，航天科技等新兴科技领域，还是在与人们的日常生活有密切联系的各种行业中，都有着巨大的作用。有效，精确的火焰温度测量不仅可以节约能源，而且随着新材料的发掘，设备热效率的提高，还会给社会经济的发展带来巨大的经济效益。

近来，大批新型高温火焰温度实时监测系统已经陆续被开发出来，从而大大提高了火焰的燃烧效率，也就提高了燃煤锅炉的生产效率以及能源的利用率。燃煤锅炉炉膛内火焰燃烧是否稳定，对锅炉的安全生产有着直接的关系，所以对于火焰的燃烧情况进行实时监测以及实现局部的温度测量，势在必行。但是大多数燃煤锅炉炉膛火焰温度的测量方法测量的并不是锅炉火焰温度场的整体温度，而是温度场内的多点温度，从而不能及时准确的被反映出火焰温度场整体情况，加之燃煤锅炉炉膛内部燃烧火焰的环境相当恶劣，还存在各种各样因素的不良干扰，温度值的测量精度往往达不到设计人员的预期要求。

综上所述，现代燃煤锅炉工业生产特别需要一套能够进行实时性测量的火焰温度场温度监测系统。这对提高生产质量，保护生态环境，改善技术人员工作条件，提高生产的安全性、可靠性具有非常重要的现实性意义。