[发明专利]一种基于彩色CCD相机的碳氢火焰温度测量方法

说明书

本发明公开了一种基于彩色CCD相机的碳氢火焰温度测量方法，目的在于，被测对象测温范围不受黑体炉标定实验的限制，无需用到黑体炉。包括以下步骤：1)拍摄碳氢火焰：设置彩色CCD相机的参数，对火焰进行拍摄；2)获得温度与两基色原始强度比值之间的关系曲线：通过相机响应效率曲线获得温度与R、G、B通道所记录的原始强度比值的关系曲线；3)获取R、G、B真彩色图像：从彩色CCD相机中输出RAW格式图像，并将RAW格式图像最终转化为R、G、B真彩色图像；4)获取两基色比值：从R、G、B真彩色图像中得到R、G、B三通道原始强度，并任意选取两基色计算原始强度比值；5)温度获取：从得到的温度与两基色原始强度比值之间的关系曲线，获得碳氢火焰温度。

技术领域

本发明涉及碳氢火焰温度测量的方法，特别涉及一种基于彩色CCD相机碳氢火焰温度测量方法，适用于碳氢燃料火焰温度的测量。

背景技术

碳氢火焰温度是燃烧过程的一个重要参数。温度定性、定量的测量对于观察和了解碳烟生产、氧化过程，建立合适的燃烧模型，实现高效清洁燃烧都有着重要的指导作用。

测温方法分为接触式温度测量方法和非接触式温度测量方法。基于CCD相机拍摄的数字图像的双色法测温属于非接触式的测量方式，不会破坏目标温度场，不会损坏原温度场的分布，且具有温度上限高，响应速度快，测温精度较高等优点，成为了温度测量方面研究的热点。

目前国内外提出了多种基于CCD相机的双色法测温方法，然而这些方法都存在着一定的不足。其中一些方法存在着理论上的缺陷，国内浙江大学吉伟、卫成业等人将相机相应效率曲线视作冲激函数(吉伟.富氧燃烧高温火焰测量及燃烧器开发研究[D].浙江大学，2015；卫成业,王飞,马增益等.运用彩色CCD测量火焰温度场的校正算法[J].中国电机工程学报，2000(1))，姬瑞磊、曾志斌等人将通过CCD相机获取的强度信息视为单色强度信息(姬瑞磊.基于RAW格式数据的热气机燃烧室火焰温度检测研究[D].华北电力大学,2013；曾志斌.基于火焰图像求取温度场的双色法测温系统设计[D].华中科技大学，2013)，这些假定违背理论依据，使得他们的实验结果都是通过近似得到的，存在较大的误差。

有的测温方法使用滤光片测量不同波长下的单色辐射强度(Guo H,Castillo JA,Sunderland P B.Digital camera measurements of soot temperature and sootvolume fraction in axisymmetric flames[J].Applied optics,2013,52(33):8040-8047.)，需要进行多次测量，然而多次拍摄得到的火焰图像不可能完全相同，给后期的数据处理带来很大的麻烦，并且若在测量过程中火焰发生了扰动，实验结果的误差将会很大。

公告号为CN101403639A的中国专利文献公开了一种碳氢火焰的温度图像及黑度图像检测方法，通过黑体炉标定并进行拟合获得了火焰温度与基色强度比值之间关系，然而黑体炉能使用的温度范围较小，当所求火焰温度超过黑体炉的温度范围时，它的方法没法证明拟合得到的结果依然适用，另外黑体炉的使用增加了测量成本并使操作复杂化。目前国内外尚无一种克服了上述问题的基于CCD相机的测温方法。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种基于彩色CCD相机碳氢火焰温度测量方法，该方法误差小，测温范围不受黑体炉标定实验的限制。

本发明的技术方案如下：

一种基于彩色CCD相机的碳氢火焰温度测量方法，包括以下步骤：

1)拍摄碳氢火焰：设置好彩色CCD相机的参数，对被测火焰进行拍摄；