一种火焰测温方法技术

本发明专利技术涉及一种火焰测温方法。本发明专利技术通过高速摄像机获取火焰在短时间内的多张图像，并通过将图像设置为灰度模式，抓取图像中未燃烧颗粒物的图像点，并根据单位面积内未燃烧颗粒物的数量来与火焰温度阀值进行比较，得到火焰温度。本发明专利技术方法通过获取火焰的图像，通过对图像的简单处理得到火焰燃烧过程中飞扬的未燃烧颗粒物的数量，并通过飞扬的未燃烧颗粒物的数量来与阀值相比较，得到火焰燃烧的温度，该方法简单可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种火焰测温方法
本专利技术涉及一种测量火焰温度的方法。
技术介绍
火焰是气态的且正在发生剧烈氧化反应的燃料及各种中间产物及最终产物的混合物。在煤化工、化工领域，在高温、高压反应器(或气化炉)上，火焰检测器一般安装在气化炉的顶部或者中下部，用于气化炉燃烧的监控。气化炉正常运行过程中，由于炉内温度很高，达到1600－2000℃，因此采用热电偶直接测温存在极大的困难。若通过火焰发射的各种射线进行辐射测量，因不同燃烧物燃烧后发射的射线不同，且存在射线种类过多，测量起来难度极大。有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种新型火焰测温方法，使其更具有产业上的利用价值。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种火焰测温的方法，以解决现有技术测量火焰温度的不足，通过对燃烧室内温度的测量，极大提高燃烧室的安全性和稳定性。本专利技术的技术方案如下：一种火焰测温方法，其特征在于，包括以下几个步骤：S1、图像采集，通过高速摄像头连续采集燃烧室内火焰的多张图像，并将多张图像依次命名为P1、P2、P3···Pn，将依次相邻的两张图计为一组图片组，命名为Z1、Z2、Z3···Zn；S2、将步骤S1采集的图片调节为灰度模式，取图片组Z1中的两张图片P1和P2，在图片P1和P2上选取相同的区域，扫描选定区域中每个像素点，并计算每一个像素点的灰度值，再计算同一区域内相邻两个像素点灰度值比值，若任意两个相邻像素的灰度比值处于0.95-1的区间，则将相邻两个像素点记为同一类像素，在同一区域内得到多个同一类像素形成的图像点，将图片组Z1中图片P1得到的图像点记为P1(X1、X2、X3···Xn)，将图片组Z1中图片P2中得到的图像点记为P2(Y1、Y2、Y3···Yn)；S3、将步骤S2中得到的P1和P2像素点组成像素组(X1Y1、X2Y2、X3Y3、···XnYn)，将图片P1和图片P2重合，计算像素组(X1Y1、X2Y2、X3Y3、···XnYn)最近两个像素点的距离(L1、L2、L3···Ln)，将距离(L1、L2、L3···Ln)与距离阀值Lm进行比较，将小于阀值Lm距离的像素组记为M(M1、M2、M3···Mn),由于选取的图像区域面积一定，因此小于阀值Lm距离的像素组中的个数为定值，将图片组Z1中得到的定值记为M1；S4、重复以上步骤，得到图片组Z2、Z3···Zn的定值M2、M3···Mn,得到数据组M1、M2、M3···Mn，从M1开始依次选取10个数值为一组，依次计算选取数值组的方差，当数值组的方差小于1的时候，确定该数值组的数据有效，取该数值组的定值平均値S5、根据该平均値计算单位区域面积内的像素平均值A，并将平均値A与预设的阀值相比较，预设的阀值根据阀值的大小对应不同的火焰温度，即通过平均値A得到火焰温度。进一步的，所述像素点的灰度值的计算方法如下，读取每一个像素点的RGB值，根据公式Gray＝R*0.3+G*0.59+B*0.11进行计算。进一步的，所述像素点的灰度值的计算方法如下，读取每一个像素点的RGB值，根据公式Gray＝(R+G+B)/3进行计算。进一步的，所述步骤S2中同一类像素的像素点的个数小于30，若相邻两个像素点灰度值比值处于0.95-1区间的像素个数大于30，则不进行统计。进一步的，所述步骤S3中距离阀值Lm为距离(L1、L2、L3···Ln)的平均値。进一步的，所述步骤S3中计算最近两个图像点的距离具体方法为：以图像点X1/Y1中距离最远的两个像素点为直径，并以该直径画出包裹该图像点的圆，计算包裹图像点X1和图像点Y1圆的圆心之间的距离，再减去包裹图像点X1圆的半径和包裹图像点Y1圆的半径，即为两个图像点之间的距离。进一步的，当包裹图像点X1和包裹图像点Y1的圆有交点的时候，则不统计该像素组。进一步的，当包裹图像点X1和包裹图像点Y1的圆的圆心之间的距离大于两个圆直径之和的三倍的时候，则不统计该像素组。进一步的，所述步骤S1中高速摄像头连续采集图像的间隔为0.05-0.1s。进一步的，所述步骤S2中计算同一区域内相邻两个像素点灰度值比值之前，将像素点灰度值为50以下的像素点排除。借由上述方案，本专利技术至少具有以下优点：本专利技术方法通过获取火焰的图像，通过对图像的简单处理得到火焰燃烧过程中飞扬的未燃烧颗粒物的数量，并通过飞扬的未燃烧颗粒物的数量来与阀值相比较，得到火焰燃烧的温度，该方法简单可靠。具体实施方式下面结合实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。本专利技术的工作原理如下：煤炭燃烧加热过程中，会扬起一定数量的未燃烧颗粒物和燃烧后的灰烬，而当扬起的为燃烧颗粒物和灰烬数量趋于稳定，即数量达到一个平衡状态的时候，火焰的温度即为一定的，因此可以根据火焰中单位面积内扬起未燃烧颗粒物的数量来确定火焰的温度，只需测定好未燃烧颗粒物对应的温度阀值，后期只需测定未燃烧颗粒物的数量即可。本专利技术的具体测定方法为：一种火焰测温方法，包括以下几个步骤：S1、图像采集，通过高速摄像头连续采集燃烧室内火焰的多张图像，并将多张图像依次命名为P1、P2、P3···Pn，将依次相邻的两张图计为一组图片组，命名为Z1、Z2、Z3···Zn；该步骤中高速摄像头连续采集图像的间隔为0.05-0.1s，为了确定不同图片中扬起的颗粒物位移变化的图像，因此时间间隔不宜太长；S2、将步骤S1采集的图片调节为灰度模式，取图片组Z1中的两张图片P1和P2，在图片P1和P2上选取相同的区域，扫描选定区域中每个像素点，并计算每一个像素点的灰度值，再计算同一区域内相邻两个像素点灰度值比值，若任意两个相邻像素的灰度比值处于0.95-1的区间，则将相邻两个像素点记为同一类像素，在同一区域内得到多个同一类像素形成的图像点，将图片组Z1中图片P1得到的图像点记为P1(X1、X2、X3···Xn)，将图片组Z1中图片P2中得到的图像点记为P2(Y1、Y2、Y3···Yn)；在计算同一区域内相邻两个像素点灰度值比值之前，将像素点灰度值为50以下的像素点排除，灰度值较小的像素点一般为图片背景或火焰的灰度值，因此去除；同时同一类像素的像素点的个数小于30，若相邻两个像素点灰度值比值处于0.95-1区间的像素个数大于30，则不进行统计，像素点太大的点不具有统计意义；具体的计算灰度值的方法为读取每一个像素点的RGB值，根据公式Gray＝R*0.3+G*0.59+B*0.11进行计算或根据公式Gray＝(R+G+B)/3进行计算。此步骤的主要目的是将获取的图像中，未燃烧的颗粒物和灰烬进行抓取；S3、将步骤S2中得到的P1和P2像素点组成像素组(X1Y1、X2Y2、X3Y3、···XnYn)，将图片P1和图片P2重合，计算像素组(X1Y1、X2Y2、X3Y3、···XnYn)最近两个像素点的距离(L1、L2、L3···Ln)，将距离(L1、L2、L3···Ln)与距离阀值Lm进行比较，将小于阀值Lm距离的像素组记为M(M1、M2、M3···Mn),由于选取的图像区域面积一定，因此小于阀值Lm距离的像素组中的个数为定值，将图片组Z1中得到的定值记为M1；计算最近两个图像点的距离具体方法为：以图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种火焰测温方法，其特征在于，包括以下几个步骤：S1、图像采集，通过高速摄像头连续采集燃烧室内火焰的多张图像，并将多张图像依次命名为P1、P2、P3···Pn，将依次相邻的两张图计为一组图片组，命名为Z1、Z2、Z3···Zn；S2、将步骤S1采集的图片调节为灰度模式，取图片组Z1中的两张图片P1和P2，在图片P1和P2上选取相同的区域，扫描选定区域中每个像素点，并计算每一个像素点的灰度值，再计算同一区域内相邻两个像素点灰度值比值，若任意两个相邻像素的灰度比值处于0.95‑1的区间，则将相邻两个像素点记为同一类像素，在同一区域内得到多个同一类像素形成的图像点，将图片组Z1中图片P1得到的图像点记为P1(X1、X2、X3···Xn)，将图片组Z1中图片P2中得到的图像点记为P2(Y1、Y2、Y3···Yn)；S3、将步骤S2中得到的P1和P2像素点组成像素组(X1Y1、X2Y2、X3Y3、···XnYn)，将图片P1和图片P2重合，计算像素组(X1Y1、X2Y2、X3Y3、···XnYn)最近两个像素点的距离(L1、L2、L3···Ln)，将距离(L1、L2、L3···Ln)与距离阀值Lm进行比较，将小于阀值Lm距离的像素组记为M(M1、M2、M3···Mn),由于选取的图像区域面积一定，因此小于阀值Lm距离的像素组中的个数为定值，将图片组Z1中得到的定值记为M1；S4、重复以上步骤，得到图片组Z2、Z3···Zn的定值M2、M3···Mn,得到数据组M1、M2、M3···Mn，从M1开始依次选取10个数值为一组，依次计算选取数值组的方差，当数值组的方差小于1的时候，确定该数值组的数据有效，取该数值组的定值平均値...

【技术特征摘要】
1.一种火焰测温方法，其特征在于，包括以下几个步骤：S1、图像采集，通过高速摄像头连续采集燃烧室内火焰的多张图像，并将多张图像依次命名为P1、P2、P3···Pn，将依次相邻的两张图计为一组图片组，命名为Z1、Z2、Z3···Zn；S2、将步骤S1采集的图片调节为灰度模式，取图片组Z1中的两张图片P1和P2，在图片P1和P2上选取相同的区域，扫描选定区域中每个像素点，并计算每一个像素点的灰度值，再计算同一区域内相邻两个像素点灰度值比值，若任意两个相邻像素的灰度比值处于0.95-1的区间，则将相邻两个像素点记为同一类像素，在同一区域内得到多个同一类像素形成的图像点，将图片组Z1中图片P1得到的图像点记为P1(X1、X2、X3···Xn)，将图片组Z1中图片P2中得到的图像点记为P2(Y1、Y2、Y3···Yn)；S3、将步骤S2中得到的P1和P2像素点组成像素组(X1Y1、X2Y2、X3Y3、···XnYn)，将图片P1和图片P2重合，计算像素组(X1Y1、X2Y2、X3Y3、···XnYn)最近两个像素点的距离(L1、L2、L3···Ln)，将距离(L1、L2、L3···Ln)与距离阀值Lm进行比较，将小于阀值Lm距离的像素组记为M(M1、M2、M3···Mn),由于选取的图像区域面积一定，因此小于阀值Lm距离的像素组中的个数为定值，将图片组Z1中得到的定值记为M1；S4、重复以上步骤，得到图片组Z2、Z3···Zn的定值M2、M3···Mn,得到数据组M1、M2、M3···Mn，从M1开始依次选取10个数值为一组，依次计算选取数值组的方差，当数值组的方差小于1的时候，确定该数值组的数据有效，取该数值组的定值平均値S5、根据该平均値计算单位区域面积内的像素平均值A，并将平均値A与预设的阀值相比较，预设的阀值根据阀1值的大小对应不...

【专利技术属性】
技术研发人员：王泽璞，高春雨，刘千，赵日晓，赵锐，
申请(专利权)人：中国大唐集团科学技术研究院有限公司火力发电技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11