本發明涉及一種測量火焰溫度的方法。

背景技術：

火焰是氣態的且正在發生劇烈氧化反應的燃料及各種中間產物及最終產物的混合物。在煤化工、化工領域，在高溫、高壓反應器(或氣化爐)上，火焰檢測器一般安裝在氣化爐的頂部或者中下部，用于氣化爐燃燒的監控。氣化爐正常運行過程中，由于爐內溫度很高，達到1600－2000℃，因此采用熱電偶直接測溫存在極大的困難。若通過火焰發射的各種射線進行輻射測量，因不同燃燒物燃燒后發射的射線不同，且存在射線種類過多，測量起來難度極大。

有鑒于上述的缺陷，本設計人，積極加以研究創新，以期創設一種新型火焰測溫方法，使其更具有產業上的利用價值。

技術實現要素：

為解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種火焰測溫的方法，以解決現有技術測量火焰溫度的不足，通過對燃燒室內溫度的測量，極大提高燃燒室的安全性和穩定性。

本發明的技術方案如下：

一種火焰測溫方法，其特征在于，包括以下幾個步驟：

S1、圖像采集，通過高速攝像頭連續采集燃燒室內火焰的多張圖像，并將多張圖像依次命名為P1、P2、P3···Pn，將依次相鄰的兩張圖計為一組圖片組，命名為Z1、Z2、Z3···Zn；

S2、將步驟S1采集的圖片調節為灰度模式，取圖片組Z1中的兩張圖片P1和P2，在圖片P1和P2上選取相同的區域，掃描選定區域中每個像素點，并計算每一個像素點的灰度值，再計算同一區域內相鄰兩個像素點灰度值比值，若任意兩個相鄰像素的灰度比值處于0.95-1的區間，則將相鄰兩個像素點記為同一類像素，在同一區域內得到多個同一類像素形成的圖像點，將圖片組Z1中圖片P1得到的圖像點記為P1(X1、X2、X3···Xn)，將圖片組Z1中圖片P2中得到的圖像點記為P2(Y1、Y2、Y3···Yn)；

S3、將步驟S2中得到的P1和P2像素點組成像素組(X1Y1、X2Y2、X3Y3、···XnYn)，將圖片P1和圖片P2重合，計算像素組(X1Y1、X2Y2、X3Y3、···XnYn)最近兩個像素點的距離(L1、L2、L3···Ln)，將距離(L1、L2、L3···Ln)與距離閥值Lm進行比較，將小于閥值Lm距離的像素組記為M(M1、M2、M3···Mn),由于選取的圖像區域面積一定，因此小于閥值Lm距離的像素組中的個數為定值，將圖片組Z1中得到的定值記為M1；

S4、重復以上步驟，得到圖片組Z2、Z3···Zn的定值M2、M3···Mn,得到數據組M1、M2、M3···Mn，從M1開始依次選取10個數值為一組，依次計算選取數值組的方差，當數值組的方差小于1的時候，確定該數值組的數據有效，取該數值組的定值平均値

S5、根據該平均値計算單位區域面積內的像素平均值A，并將平均値A與預設的閥值相比較，預設的閥值根據閥值的大小對應不同的火焰溫度，即通過平均値A得到火焰溫度。

進一步的，所述像素點的灰度值的計算方法如下，讀取每一個像素點的RGB值，根據公式Gray＝R*0.3+G*0.59+B*0.11進行計算。

進一步的，所述像素點的灰度值的計算方法如下，讀取每一個像素點的RGB值，根據公式Gray＝(R+G+B)/3進行計算。

進一步的，所述步驟S2中同一類像素的像素點的個數小于30，若相鄰兩個像素點灰度值比值處于0.95-1區間的像素個數大于30，則不進行統計。

進一步的，所述步驟S3中距離閥值Lm為距離(L1、L2、L3···Ln)的平均値。

進一步的，所述步驟S3中計算最近兩個圖像點的距離具體方法為：

以圖像點X1/Y1中距離最遠的兩個像素點為直徑，并以該直徑畫出包裹該圖像點的圓，計算包裹圖像點X1和圖像點Y1圓的圓心之間的距離，再減去包裹圖像點X1圓的半徑和包裹圖像點Y1圓的半徑，即為兩個圖像點之間的距離。

進一步的，當包裹圖像點X1和包裹圖像點Y1的圓有交點的時候，則不統計該像素組。

進一步的，當包裹圖像點X1和包裹圖像點Y1的圓的圓心之間的距離大于兩個圓直徑之和的三倍的時候，則不統計該像素組。

進一步的，所述步驟S1中高速攝像頭連續采集圖像的間隔為0.05-0.1s。

進一步的，所述步驟S2中計算同一區域內相鄰兩個像素點灰度值比值之前，將像素點灰度值為50以下的像素點排除。

借由上述方案，本發明至少具有以下優點：

本發明方法通過獲取火焰的圖像，通過對圖像的簡單處理得到火焰燃燒過程中飛揚的未燃燒顆粒物的數量，并通過飛揚的未燃燒顆粒物的數量來與閥值相比較，得到火焰燃燒的溫度，該方法簡單可靠。

具體實施方式

下面結合實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。

本發明的工作原理如下：

煤炭燃燒加熱過程中，會揚起一定數量的未燃燒顆粒物和燃燒后的灰燼，而當揚起的為燃燒顆粒物和灰燼數量趨于穩定，即數量達到一個平衡狀態的時候，火焰的溫度即為一定的，因此可以根據火焰中單位面積內揚起未燃燒顆粒物的數量來確定火焰的溫度，只需測定好未燃燒顆粒物對應的溫度閥值，后期只需測定未燃燒顆粒物的數量即可。

本發明的具體測定方法為：

一種火焰測溫方法，包括以下幾個步驟：

S1、圖像采集，通過高速攝像頭連續采集燃燒室內火焰的多張圖像，并將多張圖像依次命名為P1、P2、P3···Pn，將依次相鄰的兩張圖計為一組圖片組，命名為Z1、Z2、Z3···Zn；

該步驟中高速攝像頭連續采集圖像的間隔為0.05-0.1s，為了確定不同圖片中揚起的顆粒物位移變化的圖像，因此時間間隔不宜太長；

S2、將步驟S1采集的圖片調節為灰度模式，取圖片組Z1中的兩張圖片P1和P2，在圖片P1和P2上選取相同的區域，掃描選定區域中每個像素點，并計算每一個像素點的灰度值，再計算同一區域內相鄰兩個像素點灰度值比值，若任意兩個相鄰像素的灰度比值處于0.95-1的區間，則將相鄰兩個像素點記為同一類像素，在同一區域內得到多個同一類像素形成的圖像點，將圖片組Z1中圖片P1得到的圖像點記為P1(X1、X2、X3···Xn)，將圖片組Z1中圖片P2中得到的圖像點記為P2(Y1、Y2、Y3···Yn)；

在計算同一區域內相鄰兩個像素點灰度值比值之前，將像素點灰度值為50以下的像素點排除，灰度值較小的像素點一般為圖片背景或火焰的灰度值，因此去除；

同時同一類像素的像素點的個數小于30，若相鄰兩個像素點灰度值比值處于0.95-1區間的像素個數大于30，則不進行統計，像素點太大的點不具有統計意義；

具體的計算灰度值的方法為讀取每一個像素點的RGB值，根據公式Gray＝R*0.3+G*0.59+B*0.11進行計算或根據公式Gray＝(R+G+B)/3進行計算。

此步驟的主要目的是將獲取的圖像中，未燃燒的顆粒物和灰燼進行抓取；

S3、將步驟S2中得到的P1和P2像素點組成像素組(X1Y1、X2Y2、X3Y3、···XnYn)，將圖片P1和圖片P2重合，計算像素組(X1Y1、X2Y2、X3Y3、···XnYn)最近兩個像素點的距離(L1、L2、L3···Ln)，將距離(L1、L2、L3···Ln)與距離閥值Lm進行比較，將小于閥值Lm距離的像素組記為M(M1、M2、M3···Mn),由于選取的圖像區域面積一定，因此小于閥值Lm距離的像素組中的個數為定值，將圖片組Z1中得到的定值記為M1；

計算最近兩個圖像點的距離具體方法為：

以圖像點X1/Y1中距離最遠的兩個像素點為直徑，并以該直徑畫出包裹該圖像點的圓，計算包裹圖像點X1和圖像點Y1圓的圓心之間的距離，再減去包裹圖像點X1圓的半徑和包裹圖像點Y1圓的半徑，即為兩個圖像點之間的距離。當包裹圖像點X1和包裹圖像點Y1的圓有交點的時候，則不統計該像素組。當包裹圖像點X1和包裹圖像點Y1的圓的圓心之間的距離大于兩個圓直徑之和的三倍的時候，則不統計該像素組。

閥值Lm為距離(L1、L2、L3···Ln)的平均値，由于未燃燒的顆粒物和灰燼的重量不同，在揚起的過程中，揚起的速度也是不一樣的，因此在兩張不同的圖片上，經過相同的時間，未燃燒的顆粒物和灰燼的位移也是不一樣的，因此通過該方法，將未燃燒的顆粒物和灰燼進行區分；

此步驟的目的為將未燃燒的顆粒物和灰燼進行區分。

S4、重復以上步驟，得到圖片組Z2、Z3···Zn的定值M2、M3···Mn,得到數據組M1、M2、M3···Mn，從M1開始依次選取10個數值為一組，依次計算選取數值組的方差，當數值組的方差小于1的時候，確定該數值組的數據有效，取該數值組的定值平均値

此步驟的目的是通過方差對顆粒物的數量穩定性進行統計，當顆粒的數量再變化的時候溫度也在變化，只有當顆粒物的數量為穩定狀態，溫度才穩定。

S5、根據該平均値計算單位區域面積內的像素平均值A，并將平均値A與預設的閥值相比較，預設的閥值根據閥值的大小對應不同的火焰溫度，即通過平均値A得到火焰溫度。

通過顆粒物與閥值的比較，得到火焰的溫度。

本發明方法通過獲取火焰的圖像，通過對圖像的簡單處理得到火焰燃燒過程中飛揚的未燃燒顆粒物的數量，并通過飛揚的未燃燒顆粒物的數量來與閥值相比較，得到火焰燃燒的溫度，該方法簡單可靠。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，并不用于限制本發明，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應視為本發明的保護范圍。

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總結

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