YL系列红外窑炉热像仪系统技术文本

红外窑炉热像仪技术文本共16页1红外窑炉热像仪技术文本目录：一.红外窑炉热像仪系统方案二.红外摄像头技术性能指标三.技术特点四.设备原理及构成部件五.窑炉热像仪系统软件六.窑炉热像仪摄像头选址和安装要求七.电缆连接八.采用标准九.技术支持与售后服务十.系统产品清单十一.附件制造厂家：上海德运光电技术有限公司公司地址：上海市虹口区花园路171号（中山北一路121号）C2栋电话：[phone]传真：[phone]电子邮件：[e-mail]邮政编码：200083红外窑炉热像仪技术文本共16页2一·红外窑炉热像仪系统方案根据招标文件所要求的技术参数和现场条件，为实现窑筒体全程实时温度扫描，并适应其海拔高度及气候条件，本方案采用上海德运光电技术有限公司研制生产的YL系列窑炉热像仪系统：窑炉热像仪系统（即回转窑筒体温度扫描仪）主要由红外摄像头、专用红外图像采集卡、测窑转速模块、工业控制器和窑炉热像仪系统软件等组成，并有可选的冷却风扇控制和轮带位移监视等扩展功能（详细的技术性能指标和描述参见以后各项说明）。红外摄像头采用高级光电型红外探测器（可选美国进口探测器），国际先进的光学线扫描系统，自适应扫描角度（从40°～110°可变），沿窑胴体轴线每秒扫描25条线（即25HZ扫描频率），周期为40ms，可灵活的适应多种回转窑及其工业现场。摄像头安置于现场小屋内，通过现场接线箱和长电缆将摄像头采集的图像信号传输至中控室，中控室的室内接线箱把图像信号传入红外图像采集卡和工业控制器，通过窑炉热像仪系统软件实时地将整个胴体表面温度展开图显示在监视器上，窑转一圈刷新一幅，同步成像。最新版本的窑炉热像仪系统软件工作在Windows(Version-WIN2000以上)环境之下，在保留以往风格的情况下，作了重大的改动：采用先进的数据库方式管理历史数据，以适应大数据量的长时间存储和回放，使用软件设置摄像头的扫描角度和定位窑筒体扫描长度，还留有与网络连接的接口和模块，更加方便设备的使用和扩展。红外窑炉热像仪技术文本共16页3二·红外摄像头技术性能指标型号：YL-II测温范围100℃～500℃温度分辨率1℃（200℃黑体）空间分辨率2毫弧度扫描角度自适应,最大110°（典型90°）聚焦范围10米到无穷远扫描方式光学线扫描（25线/秒）扫描频率25HZ响应窑转速0.3～6r/min图像象元数8万像素（400×200）图像刷新频率与窑转速相同红外探测器碲镉汞（多级半导体制冷）工作方式连续使用环境环境温度：－25℃～45℃野外现场：避免太阳直射体积与重量Φ200×380mm摄像头12公斤型号：YL-III测温范围100℃～500℃温度分辨率1℃（200℃黑体）空间分辨率2毫弧度扫描角度自适应,最大110°（典型90°）聚焦范围10米到无穷远扫描方式光学线扫描（25线/秒）扫描频率25HZ响应窑转速0.3～6r/min图像象元数18万像素（600×300）图像刷新频率与窑转速相同红外探测器美国JUDSON碲镉汞红外探测器（多级半导体制冷）传输方式光缆工作方式连续使用环境环境温度：－25℃～45℃野外现场：避免太阳直射体积与重量Φ200×380mm摄像头12公斤红外窑炉热像仪技术文本共16页4技术参数说明：空间分辨率：空间分辨率是表证热像仪的空间分辨物体线度大小本领的基本参数。一般情况下，用热像仪的瞬时视场来表示空间分辨率，以毫弧度（mrad）作单位。光学线扫描：采用光学棱镜的快速转动完成对窑胴体的扫描，25线/秒表示每秒沿胴体轴线（窑头至窑尾）扫描25条线，故扫描周期为40毫秒。扫描角度自适应：是指根据红外窑炉热像仪摄像头部与要求被检测的回转窑筒体之间的几何关系，采用软硬件结合的方法，通过软件控制硬件数据的采集，能够保持统一的扫描精度，使设备的安装简便，灵活适应各种工业现场。碲镉汞红外探测器：当今世界上最先进、性能最好的红外探测器，其灵敏度高、响应速度快，达微秒级。使用多级微型半导体制冷器可使探测器始终在低温稳定的环境之中工作，以发挥其最佳的性能。三·技术特点由上海德运光电技术有限公司独立研制生产的窑炉热像仪系统，与目前世界上最先进的红外线窑胴体扫描系统并驾齐驱，是一种完全由计算机操作、全部数字化处理的最新型智能化仪器。适用于国内外拥有回转窑的大中小型生产企业，具有结构紧凑、通用性强、稳定可靠、安装使用维护简单的特点，使用寿命长并且投资少、收效快。该项技术是由长期从事红外应用研究的专业人员开发，意旨将高科技化为生产力。保持窑温的长期稳定是进行高效生产的基本先决条件，因此采用红外窑炉热像仪对整个窑体温度扫描和耐火砖状态等进行实时地监测，可以更有效地防止窑体的直接受损，减少不必要的停窑次数和耐火砖的费用。另外，红外窑炉热像仪对于改进生产工艺、掌握窑结皮情况也有其独到之处。与国内现在所有的转窑胴体测温设备不同，本公司红外窑炉热像仪有着其非常明显的技术特点:快速光学线扫描：红外窑炉热像仪采用的是先进的光学扫描系统，这与国际著名大企业所采用的技术相同，它和机械扫描相比，采用光学棱镜转动扫描的技术，沿筒体轴线每秒扫描25条线，具有快速、非接触、精密的特点，能够适应最快速的回转窑（最高6转/分钟）。红外窑炉热像仪技术文本共16页5窑炉热像仪系统使用软硬件结合的方式，由软件设置摄像头的扫描角度（40°～110°）和定位窑筒体扫描长度：整个窑筒体的热图像按窑圆周分成200-300条线，每条线上显示400~600个点，每个点与窑上的一块相对应，每个测量点在炉体上定位为6cm×6cm（20米目标），面积小于人的手掌，即使一块耐火砖的脱落也能准确地检测到。同步成像：红外窑炉热像仪采用奔腾以上工控机处理数据，可实时把整个窑体的温度分布和变化情况用彩色图像显示在监视器上。一幅热图像由200×400或300×600个点组成，转一圈刷新一幅，同步成像。窑炉热像仪遥测整个炉体并同步成像，不会遗漏任何部位，从而可同时监测到多处的红窑和亮点并精确定位，及时发现红窑的先兆，以便采取措施制止红窑，减少不必要的停机和耐火砖的更换。温度分辨率高：窑炉热像仪选用高灵敏度碲镉汞光电型红外探测器，它的温度分辨率可达到1℃（200℃目标），使用多级半导体制冷令探测器始终在低温稳定的环境之中工作，更使其工作稳定可靠、发挥最佳的性能。这样，回转窑内部燃烧情况的细微变化（特别对于局部耐火砖的状况）可及时反应出来，便于操作工准确地控制窑筒体的温度，再结合热像仪系统软件，能预测趋势、避免事故，减少燃料和耐火砖的消耗。可视化：窑炉热像仪系统采用大量计算机技术，测量数据数字化、图像化处理。数字化后的信号以及多种的计算结果直观地以图形的方式显示在监视器上，显示的彩色温度分布图像，直接显示了炉皮温度值或炉衬厚度，一目了然，方便操作工及时掌握情况、判断趋势、防止事故，更使操作得心应手。历史记录：运用先进的数据库功能，可把回转窑的运行状况作系统的记录，每幅热图像的计算结果及其图像本身都可记录在计算机内，并能随时调出已有记录进行回放，甚至热图像上每一个点的温度历史曲线的回放。这方便了资料的存储、调用和管理，使之数字化，另外，利用丰富的软件会使历史记录成为日后分析、论证和决策的有力科学依据。红外窑炉热像仪技术文本共16页6四·设备原理及构成部件窑炉热像仪的主要构成部件为红外摄像头、专用红外图像采集卡、测窑转速模块、工业控制器和窑炉热像仪系统软件，现场红外摄像头与中控室的工业控制器之间通过接线箱和长电缆连接，并可以选配轮带位移模块、风扇控制模块，连接打印机、可读写光盘、磁带机、稳压电源等外围设备（如图1）。图1.窑炉热像仪结构简图红外摄像头摄像头内有光学系统、光机扫描器、高灵敏度碲镉汞红外探测器、半导体制冷器及驱动、控制电路等组成部件。扫描的机械结构具有非常精密可靠的特点，它沿着回转窑的转轴方向进行扫描。回转窑辐射的红外线（温度）由光学系统接收，聚焦在红外探测器上，红外探测器把接收的光信号转变成电信号，经放大器放大后传输给工业控制器。工业控制器工业控制器主要由工业控制机、热图像的通道及采集卡和监视器组成。它把摄像头部经长电缆传送来的电信号进行数字化处理，用图像的方式把回转窑的表面温度分布展开在监视器上，结合系统软件实现多种显示和操作功能。工控机一般采用586以上处理器，机内安装专用的图像采集和通道控制卡，使用SVGA显示卡和高分辨率显示器，并可选配多种外围扩展设备。红外窑炉热像仪技术文本共16页7五·窑炉热像仪系统软件窑炉热像仪系统软件工作在Windows（VERWIN2000以上）环境之下。系统软件的结构上，它具有三个层次：用户界面、动态连接库和驱动程序，并附加有许多应用分析软件。软件实时地显示窑表面温度分布图，由于回转窑自身在转动，其转动方向与摄像头扫描方向垂直，因而在监视器上显示出的是回转窑的平面展开图，每一圈刷新一幅。（如图2）图2.水泥窑炉热像仪系统软件主画面：其中：1.主菜单2.温度标尺：表示图像上各种彩色所对应的温度值。3.炉体圆周：表示筒体圆周展开的角度。4.炉体平面热图：筒体表面温度分布展开的平面图像。5.垂直曲线：Y轴投影在360度圆周上的三条曲线：黄色为最低温度，蓝色为平均温度，红色为最高温度。6.水平曲线：X轴投影在筒体长度上的三条曲线：黄色为最低温度，蓝色为平均温度，红色为最高温度。7.筒体长度标尺8.分段报警指示灯和分段最高温度值及其坐标。9.转速显示10.实时12小时历史温度曲线11.工具栏1113456789102红外窑炉热像仪技术文本共16页8热像仪系统软件具有点温、单温、波形、放大、区域、直方图等图形分析功能，有热损曲线、炉壁厚度显示图、历史图像和曲线回放、打印生产报告等功能，在系统软件主画面添加了分段温度报警线和实时12小时历史曲线，新增了大图显示、分段温度报警、红窑记录回放和每一点温度的曲线回放及加强的系统设置功能。回转窑炉壁厚度监测画面三维温度显示图波形与点温单温显示图大图显示系统设置红外窑炉热像仪技术文本共16页9红外窑炉热像仪系统软件功能图像显示温度展开图及水平、垂直波形温度分布三维显示炉衬厚度显示图历史记录图像回放温度测量点温：移动光标，能够测量筒体上任意一点的温度，同时显示其坐标。波形：移动光标，能够显示热图上通过光标的轴向和横向两条线上的温度分布曲线单温：在黑白热图的背景上，显示对应于某一温度范围的彩色等温区，等温区可以选择放大：移动方形光标，能够对方形光标的区域作2×2倍放大显示区域：能够任意划定一个区域，计算区域内最高温度、最低温度和平均温度值图形显示最高温度及其坐标的历史回顾曲线图像中任意点温度值的历史回顾曲线数据直方图温度报警分段高温报警温度设定红窑温度设定记录自动记录报警温度和红窑温度及其坐标、时间用户自定义记录条件：热图的最高温度及其坐标、时间；全部热图像信息记录设备：软硬盘或光盘输出打印日报表打印温度曲线拷贝屏幕红窑报警打印输出红外窑炉热像仪技术文本共16页10六·窑炉热像仪摄像头选址和安装要求相对于筒体圆周方向，摄像头位置的选址（如图3）：图3．α可选择的范围为-85°～+85°。假定，从窑头看过去摄像头在右方，α为正值；摄像头在左方，α为负值。注意：选择哪个方向，应考虑到避免阳光直接照射在摄像头的扫描窗口上。在筒体轴线方向，摄像头位置的选择（如图4）：摄像头在筒体轴线方向位置的选择可视用户要求检测筒体部位和检测段的长度而定。一般检测部位选择窑全程或窑头这边的烧成带；检测段长度与摄像头到筒体垂直距离和摄像头视场范围有关，一般可通过计算摄像头到筒体垂直距离得出。到筒体垂直距离的计算：图4．如图4所示，AB为摄像头扫描的范围，即进行温度测量的范围，亦即红外窑炉热像仪技术文本共16页11对应于PC机显示热图像的区域。AB与摄像头至筒体距离CP间的关系为AB=(2×CP)/tan(/2)。CP不能取得太大，因为扫描线上最小可分辨尺寸，称为测量直径，约为CP的4/1000。所以，取大的距离会增大筒体测量范