一种单CCD成像系统的炉膛内三维温度场检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种单CCD成像系统三维温度场检测装置，包括：耐高温、高压水冷夹套，用于在设备内形成嵌入式保护壳体，通过水冷盘管和惰性气体吹扫对内窥镜光路进行冷却，并保护夹套前端耐压镜片，维持内窥镜的正常工作；内窥镜，用于将高温、高压的炉内的辐射图像通过光路引出炉膛外；彩色工业面阵CCD相机，对可见光波段辐射图像进行成像；数据采集分析单元，采集不同焦平面的辐射图像，利用光学分层成像方法结合比色测温法计算三维温度场。本发明专利技术还涉及一种对应的三维温度场测量方法。本发明专利技术的技术方案可以实现基于单CCD相机的三维温度场检测，技术方案实现简单，可应用于高温、高压等较为苛刻的测量环境，在工业生产领域易于推广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种单CXD成像系统的炉膛内三维温度场检测装置及方法
技术介绍
煤气化技术是发展煤基化学品、煤基液体燃料、先进的IGCC发电、多联产系统、制氢、燃料电池等过程工业的基础，是这些行业的共性技术、关键技术和龙头技术。气流床煤气化技术采用1300°C至1700°C的气化温度，液态排渣，使气化过程由900°C左右的化学反应控制(固定床)、1100°C左右的化学反应与传递共同控制(流化床)跃升为传递控制。气流床气化炉在高温、高压下运行，可能存在不正常工况，使炉内温度场分布不合理，火焰中心靠近炉壁导致局部温度过高，进而影响气化炉喷嘴和耐火衬里的使用寿命和效率。因此，监测气化炉内火焰特征及温度分布，对温度的监控、防止气化炉等设备的局部温度偏高、判别反应温度范围是否合理以及燃烧状态的判断、预测和诊断等方面有着十分重要的意义。 工作状态变得十分困难。相对于燃烧炉，较高的炉膛压力极大地局限了气化炉膛的图像采集口数量，基于多视角的三维温度场监测极难实现。因此需要一种能够耐高温及高压的炉膛火焰可视化系统，通过尽可能少的视角实现炉内三维温度场的检测，实现气流床气化装置的长周期稳定运行。专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单CCD成像系统的炉膛内三维温度场检测装置，其特征在于，该装置包括耐高温、高压水冷夹套，工业内窥镜，彩色工业面阵CCD相机以及数据采集分析单元。所述耐高温、高压水冷夹套，用于在高温、高压设备内形成嵌入式保护壳体，通过水冷夹套和惰性气体吹扫对内窥镜光路进行冷却，并保护水冷夹套前端镜片以防止其被污染，确保内窥镜的工作环境； 所述工业内窥镜，用于将高温、高压的炉内的辐射图像通过光学镜头引出工业炉膛外，并与工业相机接口进行匹配； 所述彩色工业面阵CCD相机，包括普通CCD相机或CCD光场相机,对不同焦平面的可见光波段辐射图像进行成像，并分解转换为红、绿、蓝三路波段辐射信号； 所述数据采集分析单元，采集不同焦平面图像的红、绿、蓝三路波段辐射信号，利用光学分层成像方法结合比色测温法计算三维温度场。2.如权利要求I所述的单CCD成像系统三维温度场测量装置，其特征在于，通过水冷盘管的冷却作用实现最大程度的温度保护，结构简单，便于维护。3.如权利要求I所述的单CCD成像系统三维温度场测量装置，其特征在于，水冷夹套内的石英镜片面积很小，能够使本套装置工作在高压条件下，同时水冷夹套内环隙通惰性吹扫气，能够保护该石英镜片，防止其受到颗粒杂质的污染，该装置尤其适用于如气化炉类的高温、高压且炉内含有大量颗粒的炉膛环境。4.如权利要求I所述的单CCD成像系统三维温度场测量装置，其特征在于，石英镜片后的管道内可插入内窥镜或光纤等光路，该通道与炉膛隔压隔热，因此可方便地进行内窥镜或其他设备的更换。内窥镜等光路通过小孔成像原理将炉内图像导出至CCD相机。针对高压环...

【专利技术属性】
技术研发人员：于广锁，郭庆华，梁钦锋，周志杰，龚岩，代正华，陈雪莉，王辅臣，刘海峰，王亦飞，龚欣，许建良，李伟锋，王兴军，郭晓镭，刘霞，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
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