[发明专利]一种基于彩色火焰图像处理的锅炉炉内三维温度场分布检测方法

权利要求书

1.一种基于彩色火焰图像处理的锅炉炉内三维温度场分布检测方法,其特征在于，所述方法包括如下步骤：

1)将炉内表面反射率ρ，介质散射系数σ_s，吸收系数κ表达为多项式形式如下：

①炉内表面反射率ρ为式(1)

ρ＝a₀+a₁x+a₂y+a₃x²+a₄y²+a₅xy+...... (1)

②炉内介质吸收系数κ为式(2)

κ＝b₀+b₁x+b₂y+b₃z+b₄x²+b₅y²+b₆z²+b₇xy+b₈yz+b₉xz+...... (2)

③介质散射系数σ_s为式(3)

σ_s＝c₀+c₁x+c₂y+c₃z+c₄x²+c₅y²+c₆z²+c₇xy+c₈yz+c₉xz+...... (3)

式(1)-式(3)中：x，y，z为空间坐标；ai,bi,ci为待定系数，将所述待定系数ai,bi,ci写成一个向量g_i＝[ai,bi,ci](i＝0,…,N)；

2)CCD相机拍摄炉内图像；

3)CCD相机接收的炉内的辐射表示为方程式(4)

将方程式(4)转化为线性方程式(5)、(6)和(7)

E_λ1(T_J)＝C₁λ₁^-5exp(-C₂/(λ₁T_j)),j＝1,…,m+n (7)

式中：I_λ为辐射强度，和为dresser值，C₁为第一普朗克常数，C₂为第二普朗克常数，λ为波长，ε为发射率，T为温度，ΔV_g,j为体积微元，ΔS_w,j为面积微元；

4)进入温度场重建迭代计算，设第r次计算得到待定系数其中初始值设为

5)根据线性方程式(6)计算成像系数矩阵；

6)根据式(8)分别对红色、绿色、蓝色单色图像求解三个单色黑体辐射强度分布，由辐射强度分布计算温度分布为式(8)：

式(8)为式(5)的反向求解方程，α₁为反向求解产生的正则化系数，D₁为反向求解产生正则化矩阵；

7)分别从三个单色黑体辐射强度分布中计算出三个温度分布，取三个温度的均值作为重建的介质空间温度分布

8)依据重建的介质空间温度分布计算出辐射强度分布并带入线性方程式(5)，得到

9)根据式(9)计算β：

式中：I_M,meas，i为原始辐射强度；

10)设收敛条件为β小于某一设定值X，如果不满足收敛条件，进入步骤11)；如果满足收敛条件，转到步骤18)输出计算结果，输出的计算结果即为锅炉炉内三维温度场的温度分布检测结果；

11)分别对待定系数中的一个系数取一个增量即

式中：s为设定值；

则辐射拟合系数矩阵为式(11)

中未在步骤11)中修正的其它系数为式(12)

12)重复步骤5)～7)，计算得到

13)按照式(13)进行计算

14)对i＝1,…,N重复步骤11)-12)得到式(14)

15)利用表达式(15)计算辐射拟合系数更新值：

16)利用式(16)计算更新的辐射拟合系数

17)回到步骤4)根据新的重新开始逐步计算；

18)重复迭代至满足收敛条件,输出温度分布检测结果T_j。

2.如权利要求1所述的基于彩色火焰图像处理的锅炉炉内三维温度场分布检测方法,其特征在于，所述步骤11)中式(10)的设定值为s＝10±5％。