基于VTK的红外热图等温线提取

提出并实现了一种基于VTK(Visualization ToolKit)的红外图像等温线提取方法。首先对红外图像进行整体测温获得温度数据集,然后利用VTK提供的过滤器,实现等温线提取,最后利用VTK的数据接口获取等温线轮廓数据。本方法已经成功应用于红外序列图像自动配准和历史趋势分析系统中。实用表明,该方法简单、有效、稳定,具有一定推广应用价值。

红外热像仪精确测温技术

为实现红外热像仪对温度的精确测量，根据热辐射理论和红外热像仪的测温原理，推导了计算被测物体表面真实温度的通用计算公式；讨论了发射率对测温精度的影响。分析了用红外热像仪进行精确测温的条件，探讨了环境、大气和热像仪本身对测量精度的影响，并绘制了各种因素对测温精度影响的理论曲线。结果表明：发射率为0．7时，真实温度为50℃，发射率偏离0．1时，对于3～5μm热像仪来说。测温结果偏离真实温度0．76～0．89℃；对于8～14μm热像仪来说，测温结果偏离真实温度1．56～1．87℃。本研究结果对提高热像仪测量温度和表面发射率的准确性，减小不必要的测量误差具有实际意义。

土壤温度检测及其与含水率关系研究

为实现在小面积范围内对土壤水分的遥感监测,采用IRI1011红外热像仪测量土壤温度,并试图通过土壤温度来预测土壤含水率。分别测量不同深度0~5 cm、0~10 cm、0~15 cm、0~20 cm的土壤温度和土壤含水率,分析土壤含水率和温度之间的关系。结果表明,深度为0~20 cm的土壤平均含水率与温度之间的线性相关系数R2为0.658。通过一天中不同时间段即上午、中午、下午的测量结果可知,在外界环境条件变化不大的情况下,中午时段0~5 cm土壤平均含水率和温度之间线性相关系数R2为0.794。

太阳光伏阵列的温度与红外特性分析

反常的温度分布往往能反映设备的非正常运行状态。红外图像为有效测量物体的温度及相对温度分布提供了便捷的途径。本文分别从理论和实验上分析与验证了太阳光伏阵列在正常光照、遮挡、故障以及典型负载、开路、短路等情况下的温度变化及相应的红外图像,为进一步在大面积的太阳光伏利用中实现非接触式的在线检测与故障分析提供依据。

凸轮轴高速磨削温度的实验研究

为深入探讨凸轮轴高速磨削过程中磨削温度的演变规律,设计了基于红外热像仪的凸轮轴高速磨削工件表面温度的实验测试装置。采用正交试验法和单因素试验法设计磨削实验,开展了不同磨削工艺参数下的磨削温度实验,运用极差法和方差法综合分析了相关磨削工艺参数对磨削温度的影响规律,基于工件表面磨削温度和表面粗糙度分析了凸轮轴高速高效磨削的可行性,为解决凸轮磨削表面热损伤等问题提供了参考。

基于红外热成像与温度场有限元模拟的混凝土无损检测研究

采用红外热像仪与温度传感器监测设备,对含缺陷的混凝土试件进行了检测。通过试验结合数值分析的手段,建立一种基于红外热成像与温度场有限元模拟的混凝土无损检测技术方法。试验及模拟计算的结果表明,红外热成像法与温度场有限元模拟均能有效地检测出试件中的缺陷,两者相结合能更全面准确的揭示出混凝土内的结构信息。

巷道高冒封闭火区燃烧状态及表面温度场演变规律

受早期小窑私挖乱采的影响,整合矿井往往面临废旧巷道或采空区遗煤多、漏风严重且复杂,煤自燃危险性大的难题,为了判断巷道高冒封闭火区的燃烧状态及其火区发展趋势,采用煤自燃低温氧化试验研究山西朔州某矿4+9号煤层火灾指标气体及其变化规律,现场收集火区内气体初步判断火区燃烧状态,最后利用红外热成像仪圈划火区表面温度区域,定位巷道顶煤火区表面高温点并分析火区巷道表面温度场变化趋势。研究结果表明:在煤低温氧化进程中CO,C2H6和C2H4等指标气体将在特定的温度等条件下自发产生,利用指标气体出现温度和随温度变化趋势,可以初步判断火区燃烧状态及发展方向;通过巷道表面温度场能够圈划浅部隐蔽火区大致范围,验证火区燃烧状态,判断火区发展趋势,预测煤自燃的危险性,能为火区危险性预报和治理提供可靠依据。研究成果对隐蔽火源燃烧状态和发展方向分析具有一定参考价值,能够为具有类似条件的矿区防灭火工作提供借鉴。

低松弛预应力钢绞线感应加热设备优化

根据钢绞线感应加热的原理,利用有限元分析法对钢绞线感应加热过程中温度场进行分析,钢绞线结构复杂,其有限元建模分析方法的正确性需要验证,为此,使用红外热成像仪进行了钢绞线感应加热温度场测定实验。结果表明,电流密度和频率是影响感应加热效果的主要参数,而与钢绞线位于线圈中的位置无关。

应用红外和计算机研究陶瓷变形与温度场关系

应用红外热成像测温技术，测试了陶瓷坯体在烧成过程中的表面温度场，首次揭示了陶瓷坯体在烧成过程中的动态温度场；应用三维高斯数值积分理论和第一类边界条件，建立了温度场与热应力场的三维有限元方程，研究了连续升温温度场的三维有限元计算机程序和单元自动划分程序，模拟了不同条件下坯体内温度场随表面温度场变化情况，把连续升温的温度场迭加到热应力场计算中，根据第一强度理论及热变形的概念，研究了坯体在烧成过程中变形与温度场的关系．

摩擦焊焊接温度场测量研究现状

文中总结了国内外摩擦焊焊接温度场的测量方法,介绍了热电偶法(包括标准热电偶法、自然热电偶法、半自然热电偶法)、红外热成像法、微观组织分析法的测温原理以及国内外相关学者应用这些方法实现摩擦焊焊接接头温度场分布测量的具体应用成果,对各种测量方法的优缺点进行了综合对比分析,并展望了采用计算机数值模拟技术来预测摩擦焊焊接接头三维温度场的分布。

基于温度场的熔融沉积成型过程质量监控

对熔融沉积成型打印过程中常见的喷头堵塞的故障类型进行研究,共设计了三种形状的产品,每组都通过改变喷嘴温度进行正常打印和非正常打印两组实验。在分析非正常打印的五种状态的基础上,采用基于定性趋势分析方法的过程质量监控技术,利用红外热像仪获取产品每一层的温度图形并提取特征值的变化值和变化率,然后分析不同温度特征值与打印状态转变的关系。实验结果表明:通过定性趋势分析方法能够准确提取不同打印状态之间的分段点,且提取的变化值和变化率的趋势相同;在实际打印过程中可以通过特征值的监测来判断产品质量,提高产品表面精度。

公路侧向热像温谱中货车制动温的提取算法

为研发一种公路用交互式热成像货车制动安全预警系统,以提高公路连续长大下坡路段主动安全性,提出了一种从公路侧向热像温谱中捕获货车侧面热像,并进而提取货车制动器温度的算法。采用高频红外热像仪获取了公路侧向热像温谱,并分析了其中的潜在特征;根据热像温谱特征,利用矩阵分析法提出了货车制动器温度的提取算法。应用算法软件进行提取的结果表明:在自由流交通状态下,算法可以实现对超过98%的货车制动温进行准确提取,提取结果可以作为货车制动安全预警系统中的安全信息使用。

基于热红外图像的奶牛乳房炎自动检测方法

为了提高奶牛乳房炎的检测精度,利用热红外图像测量奶牛关键部位温度,提出了一种奶牛眼睛和乳房自动定位算法。首先对奶牛热红外图像的灰度直方图进行分析,然后提取阈值分割后图像中的HSV(Hue,Saturation,Value)颜色特征和骨架特征,并基于HSV自动检测奶牛眼睛位置,计算骨架特征向量,用支持向量机(Support vector machine,SVM)分类技术自动检测奶牛乳房位置。为了验证定位算法的有效性,对随机选取的40头自然行走的奶牛进行试验验证,结果表明,本文提出的定位算法可以有效定位奶牛眼睛、乳房位置,其定位误差在20像素以内的视频帧识别精度为68.67%。根据定位算法所获取的奶牛眼睛和乳房的温度差值进行奶牛乳房炎检测试验,通过温度阈值对奶牛乳房炎发病程度进行评级,并与体细胞计数法(Somatic cell count,SCC)检测结果进行对比,结果表明,等级1检测准确率为33.3%,等级2检测准确率为87.5%。本文研究结果能较准确获取奶牛自然行走状况下眼睛和乳房的位置和温度。

基于脉冲偏置的红外热像仪的噪声等效温差精度分析

分析了采用脉冲偏置电压读出电路的 32 0× 2 4 0凝视型非致冷焦平面 (UFPA)的原理。根据处于脉冲偏置的红外热像仪的成像过程 ,分析了影响非致冷热像仪 NETD的几个因素。数值计算表明 :脉冲偏置时 U FPA温度升高带来的误差 。

基于边缘轮廓线提取的自动对焦评价函数

红外序列图像清晰度评价对热像仪测温标定至关重要。文中针对传统空域评价算法的不足,提出一种基于图像轮廓线分割的红外序列图像清晰度评价方法。此算法基于变分水平集理论以能量泛函的最小化为目标,来求解使曲线趋向于目标,从而提取出红外图像中目标物的轮廓线;通过选取目标物体轮廓线两侧灰度均值大小来描述图像的清晰程度。以红外热像仪在标定时获取的序列图像为研究对象,运用文中所提出的方法与SMD,EOG,Robert,Wavelet算法之间的对比性分析。实验表明:文中所提方法满足清晰度评价函数所具有的单调性,无偏性与良好的灵敏度。

A/C数控铣头热变形研究

热变形式是直接影响直驱式A/C轴数控铣头加工精度的主要因素。本文分析AC数控铣头的发热来源,并进行有限元分析。利用热红外成像仪连续测量数控铣头温度变化情况,同时用API测量仪测量与铣头连接的检棒的变形。根据测得数据,建立模型对热变形进行了补偿。实验结果可知C轴的发热和散热情况对数控铣头加工精度有很大影响,通过补偿系统的建立使误差降到0.001 56mm,使数控铣头的精度有很大的提高。

红外成像技术在测温领域的应用

随着社会的进步和经济的发展,当前阶段更多的科学技术已经逐渐地应用到了社会生产生活当中,由此改变了人们的生产生活方式,也更是极大地提升了生产生活水平。其中对于红外成像技术而言,其是一种温度检测方式,借助对温度的检测和分析,能够实际为人们的生产和生活提供参考,以此帮助人们解决一些生产生活问题。因此对温度检测有需求的各项工作,都会应用到红外成像测温技术和设施。借助红外成像进行测温,能够更加方便且安全。所以本文即基于此,对红外成像技术进行分析,并探讨其在测温领域当中的具体应用。

基于热红外图像的奶牛乳区温度分布与乳房炎识别方法

乳房炎是影响奶牛健康与牛奶品质的主要疾病之一,是健康养殖的监控重点,该研究提出了一种基于热红外图像的奶牛乳区温度分布测量与乳房炎识别方法。通过现场采集的健康与患病共189头荷斯坦奶牛挤奶前后的后乳区热红外图像样本,提出了左右后乳区自动识别方法,确定了后乳区的特征区域及识别乳房炎的数据最佳采集时间为挤奶前。通过线剖法获取奶牛特征区域内的温度值点,建立乳区温度分布拟合方程,经分析发现91.9%的健康奶牛乳区温度拟合线的斜率小于0,斜率范围为-0.083~-0.001;92.1%的患病奶牛乳区温度拟合线的斜率大于0,斜率范围为0.001~0.093,可根据温度拟合线斜率的正负实现奶牛乳房炎的自动识别。与加州乳房炎检测(California Mastitis Test,CMT)法对比试验,结果表明:健康奶牛左右后乳区的识别准确率均值为76%,患病奶牛的左右后乳区识别准确率均值为75%。该研究提出的方法可为牧场奶牛健康管理与乳房炎的快速在线识别提供参考。

PC端红外分析软件的设计与实现

在Visual C++6.0开发环境下设计并实现了一种红外分析软件,这种PC端红外分析软件能够分析来自红外热像仪的红外图像,获得红外图像上关心区域的温度。按照灰体表面真实温度公式并结合红外探测器的特性提出了一种温度计算方法,并利用C语言描述了这种方法,通过对分析结果的验证发现这种方法能满足要求。软件整体达到了操作简单、分析准确度高、稳定性强的要求。

风力机叶片蒙皮微裂纹早期损伤演化分析

针对风力机叶片在成型过程中会无法避免的存在大量的微裂纹进而导致叶片断裂的问题,分析微裂纹在拉伸条件下温度与应力的变化情况。使用万能试验机对表面含有预制微裂纹的叶片试件进行拉伸试验,同时采用红外热像仪采集试件试验过程的温度场;再利用ANSYS软件对相同结构进行仿真得到其应力场,对比试验与仿真过程中温度与应力的变化情况。结果表明,微裂纹初始扩展过程中,温度升高较为缓慢,而后随着应力的逐渐增加,温度升高更为明显,并在加载后期出现一个大幅度的温度升高现象,且整个过程中温度与应力都呈增加趋势,有助于风力机叶片微裂纹早期损伤的检测,提高风力机的运行效率,保证风力机的健康运行。