[发明专利]铸坯表面温度场测量传感器及方法

摘要

本发明公开了一种铸坯表面温度场测量传感器及方法，涉及传感器技术领域，主要目的在于克服铸坯表面发射率非确定性、烟雾水汽及氧化皮干扰造成温度场测量不准确的缺陷，以实现铸坯表面温度场的准确、稳定和连续测量。所述铸坯表面温度场测量传感器包括：光学镜头、步进电机、嵌有阻光片和衰减片的光调制转盘、三光谱热成像单元、信号采集处理器。所述三光谱热成像单元包括：两个分光镜、三个透光率与波长不同的窄带滤光片、三个单色面阵CCD。

主权项

1.一种铸坯表面温度场测量传感器，其特征在于，包括：光学镜头、步进电机、嵌有阻光片和衰减片的光调制转盘、三光谱热成像单元、信号采集处理器；所述光学镜头，用于接收铸坯表面发出的辐射光；所述步进电机，用于驱动所述光调制转盘进行旋转，使得所述光调制转盘处于通光状态或者处于阻光状态；所述光调制转盘与所述光学镜头相耦合，用于在处于通光状态时，通过衰减片对所述辐射光进行调制，得到用于生成铸坯表面热图像的调制光；在处于阻光状态时，通过阻光片对所述辐射光进行遮挡，得到用于在线抑制CCD暗电流的暗图像；所述三光谱热成像单元与所述光调制转盘相耦合，所述三光谱热成像单元包括：两个分光镜、三个透光率与中心波长不同的窄带滤光片、三个单色面阵CCD；所述分光镜，用于对所述用于生成铸坯表面热图像的调制光进行分光处理，并将分光处理得到的光投射给所述窄带滤光片；所述窄带滤光片，用于对所述分光处理得到的光进行滤波从而形成单色光，并将滤波得到的单色光投射给所述CCD；所述CCD，用于根据所述滤波处理得到的三个中心波长不同的单色光光，同时形成三个热图像和三个暗图像，所述铸坯表面热图像用于测量铸坯表面温度场，所述暗图像用于在线消除CCD的暗电流噪声；所述信号采集处理器与所述三光谱热成像单元相连接，用于根据所述三个暗图像分别对所述三个铸坯表面热图像进行去噪处理，根据三波长图像测温公式和去噪处理后的三个铸坯表面热图像对铸坯表面温度场进行测量，并将测量结果通过以太网接口发送给远程PC；所述信号采集处理器，具体用于对所述三个热图像与所述三个暗图像进行相减处理，得到去噪后的三个铸坯表面热图像，并根据三波长图像测温公式和去噪处理后的三个铸坯表面热图像对铸坯表面的成像单元的温度进行测量，所述三波长图像测温公式为：其中，C₂＝1.4388×104μm.K，λ₁、λ₂、λ₃分别为三个窄带滤光的中心波长；K为常数，V_λ1、V_λ2和V_λ3分别为铸坯表面在三个单色CCD上所成的热图像经去噪处理后的灰度值；将铸坯表面各个成像单元的温度进行行、列矩阵排列处理，得到铸坯表面温度场。