基于彩色及近红外双CD的炉内工件表面温全视场监测系统(验收资料).doc

安徽省“十一五”攻关项目 基于彩色及近红外双CCD的 炉内工件表面温度全视场监测系统 项目验收材料 主持单位：安徽大学特种电视技术研究中心 管理单位： 安徽大学 项目负责人： 吴海滨 安徽大学特种电视技术研究中心 2007年6月 验收材料一目录 1项目研制工作报告 1.1 项目背景 1.2 项目内容与研究结果 1.3 推广应用前景 1.4 合同执行情况 项目技术报告 前言 系统构成 检测原理简介及近红外图像获取研究 辐射谱分析及最佳窄带滤波片选取研究 图像处理与温度计算 系统误差分析与校正 双光路高温镜头设计 高温防护装置设计 软件设计说明书 经济效益分析 检验报告 软件产品测试报告 用户使用报告 查新报告 发表论文目录 专利获取情况 附件（销售发票、合同等） “基于彩色及近红外双CCD的炉内工件表面温度全视场监测系统”验收材料1——项目研制工作报告 基于彩色及近红外双CCD的 炉内工件表面温度全视场监测系统 研 制 工 作 报 告 项目研发负责人： 吴海滨 安徽大学特种电视技术研究中心 2007年6月 项目背景 冶金、石化等行业中加热炉内的工件的温度控制是生产过程中的关键环节，不仅关系到产品质量、生产安全，还涉及到节能降耗、生产成本控制。传统的高温炉膛内部加热件的温度检测采用的大都是高温辐射计，检测范围极为有限。本项目采用双光路高性能彩色和近红外CCD成像技术，基于比色测温原理，研制生产可以实现炉内工件表面温度全视场实时监测的高温测量（温）电视系统，该系统不仅有效地提高了检测速度，而且大大地减少了检测过程对目标物体发射率的依赖性，做到了不受检测距离的影响，成功地解决了温度动态实时检测的技术难题。/年。 该项目在冶金及石化领域市场潜力很大，参加本项目协作单位马鞍山钢铁有限股份公司就由各类加热炉共计数十座，加热工件的表面温度全面检测正是他们的迫切需求，所以积极参与了本项目的合作开发。本项目产品在工业电视领域中属全新产品，不仅可替代进口类似设备，而且有望形成出口。随着规模扩大和系列产品的推出，项目社会经济效益将更加明显。 项目内容与研究结果 本项目的相关研究始于2002年，通过近几年的研究开发，在高温防护、温度检测技术、近红外成像机理、图像信息处理等方面取得了丰富地经验，2004年研制完成了较低精度的基于单彩色CCD的电视测温系统，并在宝钢集团一钢不锈钢工程加热炉、金陵石化、马钢得到初步成功应用。本项目的研究是为了进一步提高测温精度、测温范围、实时性和抗干扰能力。 项目的主要研究内容包括： 双光路高温（彩色／红外）光学系统： 我们的目标是光学系统既要在高温下正常工作，又要具有双光路，且有良好的红外响应特性，特别是在系统的红外工作波段。 红外工作波段的选择和高灵敏度红外ＣＣＤ的选择，各项参数的测定及数值修正： 最优红外工作波段的选取，对降低干扰、提高系统测温精度均非常重要。 背景补偿模型： 它是系统真正走向实用的关键。我们的目标是通过该模型能够克服复杂背景带来的红外干扰，使系统达到预定的性能要求。 误差分析及校正： 本项目成果既是一种提供定性观察的设备，也是一种提供定量检测结果的设备，检测精度的高低是其最为重要的技术参数之一，通过本项工作的研究，我们分析明确了各项引起误差的原因，并设计了适当的修正模型，得到了满意的效果。 项目的研究结果： 系统能够在高温复杂环境中，对工件进行全视场实时测温。本项目成果技术指标与世界先进水平同类产品指标对比如下： 厂家 对比内容 安徽大学特电中心 美国 IST Quadtek公司 检测方法 彩色／近红外CCD 彩色CCD+比色测温计 检测区域 全视场 全视场 精度 0.5% 0.5% 实时性 500ms/场 无法实现全视场实时检测 测温范围 450℃~1800℃ 560℃~1860℃ 推广应用前景 冶金、石化、建材等行业是国家重要的支柱产业，随着现代化企业建设的步伐，必将是高科技竞争最激烈的领域之一，我们必须打破高科技含量的产品多数依赖进口的局面，大力发展拥有自主知识产权的高科技产品。本项目中产品是一种新型的特种电视监测系统，将高温工业电视技术与光谱分析技术有机地结合，在监视炉内工况的同时完成对加热物料、工件等目标测温，对保障安全生产、降耗节能、提高生产工艺水平都将起到重要作用，将在在冶金、石化、建材等行业拥有巨大的市场。 冶金行业：目前国内共有各类加热炉11000多座，其中典型的高温加热炉（800℃以上）约为3000多座，目前的加热件测温的标准配置为每台炉配置高温辐射计2套（高、低温区各一套），每套约15～25万，其特点是虽然测温