基于红外热像的钢水测温模型研究

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1、中图分类号：TP273论文编号：HBLG2016-149UDC：密级：公开硕士学位论文基于红外热像的钢水测温模型研究作者姓名：刘俊秘学科名称：控制科学与工程研究方向：复杂系统建模分析与控制学习单位：华北理工大学学制：2.5年提交日期：2015年11月30日申请学位类别：工学硕士导师姓名：马翠红教授单位：华北理工大学电气工程学院论文评阅人：赵春祥研究员单位：唐山亿立科技开发有限公司侯国强教授单位：华北理工大学信息工程学院论文答辩日期：2016年1月13日答辩委员会主席：王世国研究员关键词：红外热像；钢水测温模型；BP神经网

2、络；小波去噪唐山华北理工大学2016年3月ResearchonMoltenSteelTemperatureMeasuringModelBasedonInfraredThermographyDissertationSubmittedtoNorthChinaUniversityofScienceandTechnologyinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMasterofScienceinEngineeringbyLiuJunmi(ControlSciencea

3、ndEngineering)Supervisor:ProfessorMaCuihongMarch,2016－子独创性说巧进行的研究本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下谢的工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写的研究成果，也不包含Ｉ过的材为获得河北联合大学Ｗ外其他教育机构的学位或证书所使用Ｉ料一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中做了。与我：明确的说明并表示了谢意。義＇，訂《论文作者签名：多寺曰期：７年＾

4、月？曰关于论文使用授权的说明＾Ｉ＇本人完全了解河北联合大学有关保留、使用学位论文的规定，１艮Ｐ；已获学位的研究生必须按学校规定提交学位论文，学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可将学位论文的全部或部分内容采用影印、缩印或编入有关数据库进行公开、检索和交流。．．－１Ｌ作者和导师同意论文公开及网上交流的时间；＾＾自授予学位之日起ｊ□自年月日起＾作者签名：．导师签名！去他；１私令＾邊子日期：７＾？！＾年明》日签字日期；＾摘要摘要钢铁

5、的生产过程中工人一般会用热电偶来测钢水温度。它存在的缺点是在进行测温时要与被测目标接触，接触后引起目标辐射出能量形成的温度场发生改变。为克服这个缺点，依据红外热辐射原理，设计出利用红外热像仪进行钢水温度测量的整套系统。针对实际炼钢环境的复杂性，它的物理、化学、动力学过程难以确定，钢水表面温度场分布形态随时间变化快，很难直接用普通的推导数学公式的方法来建立准确的钢水测温模型，于是提出了一种利用BP神经网络来建立钢水测温模型的方法。首先，在了解了辐射测温原理和红外热仪检测特点的基础上，利用Mallat小波算法对实验中得到的图

6、像进行分解，对钢水红外图像分解后的高频部分进行软阈值去噪，然后经过小波逆变换得到去噪重构后的图像，随后进行图像特征数据采集，为后续建立钢水测温模型做好准备。然后，采用最小二乘法和BP神经网络分别进行曲线拟合模型的建立，并对两种模型的测温结果作对比，BP神经网络的拟合结果会好于最小二乘法的结果。但是两种测温的精度都已经达到了设计的要求，使测温误差达到1%以内。所以在真正应用的时候，如果要求精度高而且时间上允许可以采用BP神经网络建立的模型来测温，一般情况下只需采用最小二乘法建立的模型即可。最后，在分析了软件的功能需求以后

7、，决定采用MATLAB软件来实现系统中需要的各种功能即温度显示模块、图像处理模块及友好的人机界面操作平台，可在软件上查询钢水表面温度场上任意点的温度，还能显示任意时刻温度场等温线图、三维形态学图及伪彩图像等，这些图像能够准确的反映出中频炉中钢水的温度分布情况。通过做实验可知，检测系统可以比较准确的反映钢水生产中温度的实际情况，待进一步完善后可以应用到实际的钢厂生产中。图38幅；表4个；参54篇。关键词：红外热像；钢水测温模型；BP神经网络；小波去噪分类号：TP273-I-华北理工大学硕士学位论文AbstractUsual

8、lyintheprocessofsteelproductionworkersgenerallyuseathermocoupletomeasuretemperature.Itsdisadvantageisthatwhenthetemperaturemeasurementisdirectlycontactwiththet