一种基于CCD成像的电弧金属蒸汽浓度测量系统

摘要

一种基于CCD成像的电弧金属蒸汽浓度测量系统。包括同步触发电路、动态压力测量模块、电弧光学图像采集处理系统、数据处理单元。本发明将电荷耦合器件成像技术、数字图像处理技术和辐射光谱测温技术结合，根据计算获得一定温度、气压下电弧光辐射系数与金属蒸汽浓度的单调依赖关系，通过测量光辐射强度构建电弧特征波长的三维辐射系数场，反向插值得到金属蒸汽三维浓度场。该方法为非接触测量，具有抗干扰能力强、测量精度高、对电弧场无扰动、便于进行实时动态测量等优点；本发明利用可调密度盘，实现对光辐射的实时功率调整和饱和控制，提高了金属蒸汽浓度的测量精度，增大了动态测量范围。

主权项

一种基于CCD成像的电弧金属蒸汽浓度测量系统，其特征在于：包括同步触发电路、动态压力测量模块、电弧光学图像采集处理系统、数据处理单元；同步触发电路控制外部的电弧发生器、动态压力测量模块和电弧光学图像采集处理模块、数据处理单元同步工作；所述的电弧光学图像采集处理系统包括以电弧发生器为中心，在同一平面基准内相距120°的三路成像光路，每路成像光路包括可调密度盘、分光装置、滤光片、CCD；电弧光学图像采集处理系统中的三路成像光路同时接收外部电弧发生器放电发出的光信号，每一路成像光路中的可调密度盘对接受的光信号进行动态衰减，将衰减后的信号经分光装置等性分为三路平行光束，再经过各自光路的滤光片后，得到三束不同波长的单色光λ₁、单色光λ₂、背景光λ₃并送至CCD的不同区域成像，从而获得由三路平行光束生成的一幅成像光路图像，其中所述三路平行光束中的滤光片具有不同的特征波长；电弧光学图像采集处理系统生成三幅成像光路图像送至数据处理单元；动态压力测量模块测量电弧发生器内部的动态压力，并将压力测量结果送至数据处理单元；数据处理单元根据成像光路图像和压力测量结果，计算获得电弧内部金属蒸汽的浓度场。