氧气顶炉口火焰温度多光谱分析

采用多波长分析方法测量氧气顶回转炉口火焰温度的研究。在该方法中,采用USB4000型光纤光谱仪测量火焰在可见光波长范围内的火焰辐射光谱,结合Levenberg-Marquardt最优化算法,得到火焰温度和单色辐射率变化规律。本文还提出了采用小波神经网络处理多光谱测温数据,该方法可以取消发射率与波长之间的假设模型,是一种获得目标真温及发射率行之有效的方法。网络中隐含层的神经元是由S函数和Morlet小波函数的乘积组合构成,在逼近火焰温度中具有良好的表现。

基于辐射法和原子发射光谱法的转炉口火焰温度测量

转炉炼钢的终点控制包括钢水出钢时温度及其成分的控制,炉口火焰能够反映炉内脱碳速率及转炉运行参数等。工业炉燃烧火焰可见光谱段,普遍存在着钾(K)和钠(Na)等碱金属元素的原子发射谱线,利用K的特征谱线相对比值可以计算火焰温度。基于辐射双色法,三色法和谱线相对强度法对转炉口火焰温度进行了测量;数据处理过程中对特征谱线进行了基线拟合提取,小波脊线拟合提取;特征谱线进行了Gauss函数和Lorenz函数拟合。结果表明,辐射测温法对谱线比较敏感,选择合理的波段能够有效,精确地测量火焰温度;采用谱线相对强度法受制于特征谱线的数学模型、谱线的跃迁机率、能级的简并度及火焰的光学厚度,需要分辨率非常高的光谱仪才能进行高温转炉火焰中电子温度的测量。

基于希尔伯特变换的三频三步相移结构光三维重建方法

在光学三维重建技术中,当投影仪以恒定的投影速率工作时,减少投影条纹图案的数量是减少投影时间的有效方法。为了提高物体形貌的三维重建的速度,我们提出了基于希尔伯特变换的三频三步相移结构光三维重建方法。我们对最高频率的条纹投影三个条纹图案,条纹之间的相移设计为3π/2,其余两个频率的条纹分别投影一个条纹图案。利用其余两个频率的投影的条纹和背景光强图像获取余弦分量,希尔伯特变换将余弦分量与冲击响应进行卷积,在频率和幅度保持不变的前提下将相位移动π/2。为了提高该方法的准确性和鲁棒性,我们采用了三频外差法来进行相位展开。实验结果表明:该方法在对高精度标准球重建时精度为0.0399 mm,重建精度较高。投影条纹图片由传统的9幅缩减到了5幅,提高了投影效率。

基于正交相移的多频外差结合相位编码的相位解包方法

条纹投影轮廓术中的双频外差法被广泛用于相位解包,为了解决双频外差解包时频率选择的苛刻条件,提出正交相移的多频外差结合相位编码的相位解包方法。使用5帧正弦条纹图提取两种频率的包裹相位,对这两个包裹相位进行外差得到一个新的包裹相位;使用相位编码对外差后得到的包裹相位进行相位解包,并根据解包的外差相位作相位展开。仿真结果表明:正交相移的多频外差结合相位编码的相位解包方法不仅能够正确解包相位,而且频率可以任意选择,投影的条纹图更少,速度更快,能够实现对目标物体的高精度测量;另外,相比现有的解包方法,还不用满足外差相位需要覆盖整个视场范围的要求。

基于小波神经网络的氧气顶回转炉口火焰温度多光谱测量

氧气顶回转炉（BOF）口火焰温度的分布是对炉内钢水温度和成分含量判定的一项重要依据。通过对炉1：3350～1100nm光谱数据的分析，炉口火焰光谱为“带状”辐射重叠在连续的或“黑体”辐射上，在可见光波段有明显的辐射能力。以在南京钢铁公司炼钢炉前在线采集的400炉光谱数据为研究对象，应用小波分析和神经网络的两大类模型交叉结合的方式对炉口火焰温度进行建模预测，并对预测结果做出分析。结果表明，紧致型小波神经网络在预测中取得更佳的效果，基于多光谱测温理论的小波神经网络预测的结果与副枪测量的温度误差能够在理想的范围内。

光谱测温法应用于转炉炼钢火焰测温

炉口火焰是在转炉炼钢过程中最重要的对炉内钢水温度和成分含量判定的一个重要依据。将炉口火焰光谱分为两部分频谱:背景光谱和原子发射光谱特征。假设背景光谱光强度补偿了特征原子的受激而产生的自吸或者自蚀光强度损失,基于火焰发射光谱(FES)原理和转炉炼钢过程中的火焰光谱,推导出特征原子光谱和强度与火焰温度之间的关系。结果表明,火焰发射光谱测温法所测得的温度与实际温度的误差能够在理想的范围内。