автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Телевизионные методы визуализации и пирометрии высокотемпературных процессов и объектов

На правах рукописи

/

ТОРИЦИН СЕРГЕЙ БОРИСОВИЧ

ТЕЛЕВИЗИОННЫЕ МЕТОДЫ ВИЗУАЛИЗАЦИИ И ПИРОМЕТРИИ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ПРОЦЕССОВ И ОБЪЕКТОВ

Специальность 05 12 04 -Радиотехника, в том числе системы и

устройства телевидения

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 и 1..Г, _

Великий Новгород 2007

003058986

Работа выполнена в ФГУП «Научно-исследовательский институт

промышленного телевидения «Растр»

Научный руководитель - доктор технических наук, доцент Карачинов В.А

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Тимофеев Борис Семенович кандидат технических наук Волонкин Владимир Михайлович

Ведущее предприятие - Закрытое акционерное общество

«Московский научно-исследовательский телевизионный институт» (ЗАО «МНИТИ»), г. Москва

Защита состоится «25» мая 2007 года в 16 — час. на заседаш диссертационного совета Д212 168.07 при Новгородском государственно университете им. Ярослава Мудрого по адресу 173003, Россия, Велики Новгород, ул. Б Санкт-Петербургская, 41.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новгородского государственного университета им. Ярослава Мудрого.

Автореферат разослан «24» апреля 2007 г

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212 168.07, кандидат технических наук, доцент

Бритин С Н

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Развитие и совершенствование цифровых телевизионно-измерительных систем способствует широкому распространению в различных отраслях промышленности -машиностроении, металлургии, стекольном производстве оптических методов диагностики, отличающихся высокой чувствительностью, отсутствием инерционных погрешностей и влияния на объект исследования

Особую актуальность представляют промышленные телевизионные системы для наблюдения в зонах с экстремальными условиями эксплуатации - высокими температурами (Т > 700 °С), агрессивными газовыми средами, где пребывание человека - оператора сопряжено с известными для жизни опасностями В производствах с высокотемпературными процессами - изготовлении стекла и стеклянных изделий, металлов, сплавов, тепловой энергии требуется создание автоматизированных систем управления технологическими процессами с использованием телевизионных систем Для решения поставленной задачи необходимо проведение целого комплекса исследований.

В экстремальных условиях потоки лучистой энергии и раскаленного газа оказывают комплексное воздействие на телевизионный зонд Поэтому важным этапом исследований является моделирование тепловых режимов передающей телевизионной камеры и разработка новых принципов построения систем, обеспечивающих нормальный тепловой режим зонда

Необходимость визуализации раскаленных поверхностей в плавильных печах, установках торкретирования, теплообменниках с целью обнаружения и измерения параметров различных дефектов требует выполнение исследований, нацеленных на поиск и разработку телевизионных методов определения размеров и формы объектов

Научный и практический интерес представляют исследования, посвященные адаптации в составе высокотемпературного телевизионного зонда известных пирометрических методов измерения температур и разработке новых с учетом современных методов цифровой обработки изображений и существующей элементной базы

Целью данной диссертационной работы является разработка телевизионных методов визуализации и пирометрии высокотемпературных объектов и процессов, позволяющих в экстремальных условиях эксплуатации телевизионных зондов обеспечить высокое качество изображения, необходимую точность измерений температуры и размеров объектов, надежность и автоматизацию работы

Задачи диссертационной работы:

1) для экстремальных условий разработать телевизионный метод визуализации и измерения морфологии раскаленной поверхности объекта, термостойкую телевизионную систему, программное обеспечение и исследовать их характеристики,

2) адаптировать к телевизионному методу визуализации известные методы оптической пирометрии: яркостной, спектральных отношений и на их основе разработать новые цифровые методы измерения температуры для термостойких телевизионно-пирометрических систем (ТГТС),

3) для ТПС разработать светодиодные двухцветные эталонные источники яркостной температуры и исследовать их характеристики,

4) провести экспериментальные исследования разработанных ТПС с целью определения функциональных возможностей, погрешностей измерения температуры и апробирование созданного программного обеспечения

Методы исследования. При проведении экспериментальных исследований применялись методы оптической пирометрии, фотометрии, зондовой термометрии

Использовались математические методы расчета и статистической обработки экспериментальных данных с применением ЭВМ.

Научпая новизна

1. С использованием методов спектральной фильтрации, оптических систем с малой апертурой входного зрачка, систем встроенной диагностики, термостатирования и пирометрии разработан и исследован новый класс термостойких телевизионных зондов

2 Разработан и экспериментально апробирован новый метод монохроматической подсветки раскаленной поверхности объекта Показано, что использование коротковолнового излучения, в т ч с длиной волны ^=532±10 нм, обеспечивает в диапазоне температур 800-1500°С формирование наиболее качественного телевизионного изображения исследуемого объекта.

3. Разработан и экспериментально апробирован новый лазерно-телевизионный трассовый метод, позволяющий визуализировать и измерять геометрические характеристики поверхностных дефектов, в том числе, в условиях высоких температур

4. Впервые предложена оптико-геометрическая модель трассового лазерно-телевизионного измерителя, позволяющая оценивать методическую погрешность измерения геометрических характеристик поверхностных дефектов с учетом особенностей оптической системы и параметров цифрового преобразования изображения.

5. Разработаны телевизионно-пирометрический метод и универсальный телевизионный модуль для измерения температуры нагретых объектов, реализующие принципы монохроматической пирометрии и спектральных отношений Экспериментально в режиме монохроматизации излучения получены численные значения относительной погрешности при измерении температур раскаленных поверхностей твердых объектов

6 Предложена новая модель телевизионного пирометра, позволяющая рассчитывать пирометрический сигнал с учетом параметров исследуемого объекта, среды, оптической системы и матричного фоточувсгвительного приемника

7 Разработан и экспериментально апробирован новый метод измерения яркостной температуры раскаленного объекта, позволяющий повысить точность измерения температуры, увеличить ресурс эталонного источника яркостной температуры (ЭИЯТ) и расширить функциональные возможности пирометра

8 Разработан телевизионно-пирометрический метод измерения температур с использованием полупроводникового ЭИЯТ Предложен вариант конструкции и исследованы характеристики двухцветного полупроводникового ЭИЯТ, имеющего малые габаритные размеры, высокое быстродействие и повышенный ресурс эксплуатации

Практическая ценность:

- предложены и реализованы варианты конструкций термостойких телевизионных камер,

- разработаны методики получения с помощью лазерно-телевизионной системы изображений дефектов поверхности раскаленных объектов и измерения их геометрических характеристик,

разработаны алгоритмы и программное обеспечение, позволяющее по изображениям, полученным с помощью термостойких телевизионных зондов камер измерять геометрические размеры поверхностных дефектов и распределение температур,

- предложена методика расчета распределения температур численным методом по изображению, полученному с помощью телевизионно-пирометрической системы,

- разработан, реализован и исследован вариант конструкции малогабаритного двухцветного полупроводникового ЭИЯТ

Реализация в науке и технике.

Результаты диссертационной работы апробированы и внедрены в созданных ФГУП «НИИПТ «Растр» термостойких телевизионных системах УТН-7, УТН-12, ТСН-10, "Перископ-ТВ", "Перископ-1400",

"Зонд-1600", "Вулкан", "Пиротел", которые эксплуатируются более чем на 25 предприятиях России, Украины, Беларуси, Узбекистана

Кроме того, результаты диссертационной работы используются в НовГУ имени Ярослава Мудрого в лекционных курсах для студентов специальности «Проектирование и технология электронных средств»

Научные положения, выносимые на защиту

1 Методы спектральной фильтрации и ограничения потока излучения, эвристической диагностики, термостатирования и пирометрии, позволяют создать новый класс термостойких телевизионных зондов для эксплуатации в диапазоне температур 800-1500°С и формировать телевизионные изображения объектов, осуществлять измерение их температур и геометрических характеристик

2 Трассовый метод, основанный на зондировании раскаленной поверхности объекта плоским лазерным лучом, с целью формирования телевизионного изображения измерительного участка в виде трассы и реализации алгоритмов цифровой обработки изображения, позволяет осуществить визуализацию и измерение геометрических характеристик поверхностных дефектов с точностью не ниже 5%

3 Метод измерения яркостной температуры раскаленного объекта, основанный на сравнении яркостей исследуемого объекта и автоматически управляемого эталонного источника яркостной температуры (ЭИЯТ), позволяет повысить точность измерения температуры, увеличить ресурс ЭИЯТ и расширить функциональные возможности пирометра

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались на двух международных конференциях (VI Междунар конф "Кристаллы рост, свойства, реальная структура, применение", Александров, 2003 г, Междунар научно-практическая конф "Рациональное использование природного газа в металлургии", Москва, 2003г ), на восьми Всероссийских конференциях ("Современное телевидение", Москва, 2002,2003,2004,2005,2006,2007 гг)

Публикации

По теме диссертации опубликованы 22 научные работы, из них 1 монография, 8 статей, 1 авторское свидетельство, 1 патент, тезисы к 11 докладам на международных и российских научно-технических конференциях, в т.ч 4 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 151 наименование и 3 приложения

Основная часть диссертации изложена на 222 страницах машинописного текста

Работа содержит 84 рисунка и 41 таблицу

Краткое содержание работы

Во введении дано обоснование актуальности темы диссертации, проанализированы проблемы в области телевизионных систем для экстремальных условий эксплуатации, сформулирована цель работы, приведены научные положения, выносимые на защиту, научная новизна и практическая ценность работы

Первая глава посвящена оптико-электронным методам измерения высоких температур Приведена классификация оптических методов измерения температуры нагретых твердых тел и газовых потоков Рассмотрены физические основы оптической пирометрии, включая методы квазимонохроматической пирометрии, спектрального отношения и полного излучения Отмечено, что в настоящее время выпускаются пирометры, обладающие такими достоинствами, как отсутствие ограничения верхнего предела измерения температур, высокое быстродействие, возможность измерять температуру глубинных слоев объекта без нарушения целостности его поверхностной оболочки, измерять температуру объектов, обладающих химической агрессивностью, электрической опасностью и др Рассмотрены примеры использования оптических пирометров в металлургии, самолето- и ракетостроении (при разработке и исследовании камер сгорания, а также при испытаниях газотурбинных и жидкостных реактивных двигателей), энергетике и др

Показано, что достоинством телевизионно-пирометрических систем (ТПС) является сочетание функций визуального контроля за состоянием объекта исследования и дистанционного измерения температуры Отмечается, что ТПС, построенная по принципу сравнения яркостей эталонного источника и объекта в сочетании с цифровыми методами обработки пирометрического сигнала, обладает более высокими характеристиками

Проанализированы оптические методы измерения температур нагретых газовых потоков Показано, что в настоящее время наряду с традиционными методами спектроскопии, теневыми и интерференционными в рамках телевизионной яркостной пирометрии применяется метод регулярных оптических меток

Вторая глава посвящена разработке телевизионных систем для экстремальных условий эксплуатации

Приведены области применения и впервые предложена классификация термостойких телевизионных систем, в том числе, выпускаемых в ФГУП "НИИПТ "Растр" (рис 1), в разработке и исследованиях которых автор принимал непосредственное участие

в

Рисунок 1 — Термостойкие телевизионные (ТВ) камеры, в которых использованы разработанные методы спектральной фильтрации и ограничения потока излучения, эвристической диагностики, термостатирювания и пирометрии. Фото

а - ТВ камера КГП-212-1 (Т,КСШ1=1500иС); б - ТВ камера КТП-258-1 (Т51п:ш1=1600оС); в - ТВ камера КТП-298 (Тэкспл=Ш0°С) на устройстве автоматической защиты УЛЗК-4.

С учетом анализа влияния высокотемпературных газовых сред на характеристики телевизионных систем и выбранных определяющих критериев разработаны базовые варианты конструкций термостойких телевизионных камер с малой апертурой входного зрачка, систем встроенной диагностики и термостатирования (рис.2).

В работе отмечается, что для передачи неискажённого пирометрического сигнала в реальном масштабе времени на расстояния, превышающие 100м наряду с медными кабелями целесообразно использовать волоконно-оптический линии связи.

Рисунок 2 - Базовая конструкция термостойкой телевизионной камеры для диапазона температур до 1600°С, разработанная с использованием методов спектральной фильтрации, ограничения потока излучения, термостатирования

1 - гайка конусная, 2 - гайка, 3 - кожух, 4 - пружина, 5 - оправа, 6 -термопереключатель, 7 - корпус, 8 - объектив, 9 - фланец, 10 - корпус, 11 устройство поджима, 12 - корпус-штуцер, 13 - бескорпусная ТВ камера, 14 - кольцо юстировочное, 15 - гайка стопорная, 16 - винт стопорный, 17 светофильтры, 18 - блок оптический, 19 - гайка стопорная, 20 - корпус, 21, 22 - линзы, 23 - светофильтр тепловой, 24 - стекло защитное, 25 -штуцер, 26 - штуцер, 27 - ручка, 28 - вилка электрическая, 29 - кольцо уплотнительное

Сформулированы требования к каналу связи, выполнены расчеты и предложены структурные схемы их построения для конкретных елевизионных термостойких систем

Для визуализации раскаленной поверхности в установках торкретирования с целью обнаружения и измерения геометрических характеристик поверхностных дефектов (раковины, сколы, трещины, наплывы) разработан телевизионный трассовый метод, использующий азерный генератор линии (ЛГЛ)

Выполненные энергетические расчеты (рис 3) и экспериментальные исследования показали, что применение коротковолнового излучения, в т ч с длиной волны А.=532 нм, обеспечивает в диапазоне температур ДТ = 800-1500°С формирование наиболее качественного телевизионного изображения трассы от ЛГЛ на исследуемом объекте

Разработана также оптико-геометрическая модель трассового измерителя (рис 4), теоретически получено выражение (1) для

определения глубины (высоты) А дефекта, разработан лабораторны стенд (рис 5), специальное программное обеспечение "Трасса 1.0" (рис 6 позволившие опытным путем получить телевизионные изображения мнемонические коды типичных ("эталонных") дефектов поверхности измерительной трассы (рис 5), измерять их геометрические размеры расстояние до объекта

д= (1)

где V — размер элемента матричного фоточувствительног приемника (МФП) по вертикали, п,,</ - число дискретов при измерении п вертикали отрезка от центра растра до трассы, - фокусное расстояни

объектива, - число фоточувствительных элементов по вертикал

МФП, - число элементарных дискретов оцифрованного кадр

изображения по вертикали, Ъ - расстояние между оптической осью лучом в плоскости изображений, с - расстояние между передним задним фокусами оптической системы (объектива), Ь — расстояние межд плоскостью предметов и плоскостью изображений, /? - коэффициен линейного увеличения в плоскости пересечения лазерного луча оптической осью, определяется по следующе

формуле В---—^ +

2/'

Сопоставление экспериментальных и расчетных значений высот (глубины) дефектов показало, что относительная погрешность измерени зависит в значительной степени от расстояния до объекта, угла наклон оптического луча и может достигать 5%

В третьей главе приведены результаты исследовани" посвященных адаптации методов оптической пирометрии телевизионных системах видеонаблюдения

В работе показано, что среди существующих методов и средст дистанционного измерения температуры в рамках телевизионно пирометрии наибольший интерес представляет фотоэлектрический метод Ег реализация позволяет создавать телевизионные пирометры, которые сочетаю в себе важное свойство визуального (с исчезающей нитью) пирометра использование эталона яркостной температуры, и фотоэлектрического пирометра применения в качестве лучеприемника промышленно выпускаемы фоточувствительный приемник с зарядовой связью (ПЗС)

При разработке основных принципов построения

телевизионно-пирометрической системы (ТПС) был предложен и апробирован новый метод измерения яркостной температуры (Патент № 2247338 РФ) (рис 7)

К

08

Об

04

02

°900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600

т, °с

Рисунок 3 - Графики зависимости контраста изображения (К) светового луча на нагретом теле (вольфраме 8=0,45 и огнеупорном кирпиче 8=0,80) от температуры (Т, °С) для зеленого и красного ЛГЛ Расчёт

1 - для зеленого (532 нм) ЛГЛ, Рл=15 мВт, 8=0,45, 2 - для красного (650 нм) ЛГЛ, Рл=15 мВт, е=0,45, 3 - для красного (650 нм) ЛГЛ, Рл=15 мВт, 8=0,80, 4 - для зеленого (532 нм) ЛГЛ, Рл=15 мВт, 8=0,80,

ТПС работает в двух режимах 1) Видеонаблюдения и измерения яркостной температуры объекта, 2) Режим калибровки При реализации первого режима эталонный источник яркостной температуры (ЭИЯТ) выведен из оптического канала, что позволяет проецировать изображение объекта на всю поверхность ПЗС матрицы без искажений

Переход в режим калибровки осуществляется при выходе температуры ПЗС матрицы за пределы допустимых значений

Такой алгоритм работы ТПС по сравнению с известным наряду с повышением точности измерения яркостной температуры позволил увеличить ресурс ЭИЯТ и расширил технологические возможности

Рисунок 4 - Оптико-геометрическая модель трассового измерителя

ТВ камера

"д"^4^ Форма . ' ^ \ углублений

Лазерный генератор линии

Персональный компьюп

гее

•. УЯЯ

,10мм,

г

,10мм. ..у ■ .: ■ ■ .

I ■—■ I

Д

б

Рисунок 5 — Трассовый метод а - схсма лабораторного стенда; б - форма дефектов, в - мнемонические коды эталонных дефектов (1.3.5 - поверхность, 4 углубление, 6 - выступ); г - группа эталонных дефектов (фото); д - трасса лазерного луча на группе эталонных дефектов поверхности (фото)

Рисунок 6 - Главное окно программного обеспечения "Трасса 1.0". Фото

1 - дефект углубление; 2 - измерительная трасса; 3 - репер вертикальный для определения глубины дефекта; 4 - вертикальный курсор; 5 - горизонтальный курсор; 6 - репер горизонтальный для измерения длины дефекта; 7 - граница стррбирующего окна; 8 -индикатриса; 9 - курсор; 10 - окно расчёта параметров дефекта; 11 - меню, панель инструментов.

9

Рисунок 7 - Структурная схема телевизионного пирометра

(Патент РФ 2247338)

1 - объект исследования; 2 - оптическая система объектива пирометра; 3 -эталонная фотометрическая лампа; 4 - окулярная оптическая система со светофильтром; 5 - многоэлементный фотоприемник в составе видеокамеры; 6 - видеокамера; 7 - устройство, чувствительное к изменению температуры; 8 - канал связи; 9 - персональный компьютер; 10 - устройство позиционирования; 11 - управляемый генератор тока; 12 -микроконтроллер; 13 - блок питания - модуль связи.

Выбор спектрального диапазона работы ТПС был

осуществлен исходя из анализа характера изменений яркости в температурном интервале измерений, а также из ряда сформулированных критериев спектральная чувствительность МФП, прозрачность среды, достоверные численные данные о значениях е^ материалов и т д

В работе показано, что спектральная чувствительность МФП не может выступать в роли единственного определяющего критерия Было предложено использовать сравнительно узкий рабочий спектральный диапазон от 0,6 до 0,70 мкм (красный светофильтр) Благодаря этому удалось решить ряд важных задач, связанных, в частности, с метрологическим обеспечением ТПС и возможностью измерять яркостные температуры через водные прослойки Анализ пирометрического сигнала, проведенный в работе, позволил оценить влияние ряда факторов на погрешность измерений при переходе от яркостной температуры к действительной

Примером практической реализации изложенных основных принципов построения ТПС служат разработанные и изготовленные системы "Пиротел 1" и "Пиротел 2" (табл 1)

В базовом варианте системы "Пиротел 1" измерение значений видеосигнала соответствующих яркости ЭИЯТ и выбранной оператором точки на объекте, с последующим расчетом действительной температуры производилось по разработанному алгоритму на ПЭВМ Учитывая, что измерение температуры с помощью ТПС является косвенным методом, и на параметры потока излучения оказывают влияние известные факторы, была предложена классификация погрешностей, включающая методические и инструментальные

Дальнейшие исследования были направлены на разработку и создание универсального пирометрического модуля, в том числе для термостойких ТПС С целью расширения функциональных возможностей и уменьшения погрешностей пирометрических измерений температуры, проводились исследования, позволившие адаптировать метод спектральных отношений к телевизионной системе модуля

Была разработана оптико-геометрическая модель телевизионного пирометра (рис 8) и выведена формула (2) зависимости выходного сигнала МФП от параметров модели

С учетом условия максимальной чувствительности метода и ограничений, накладываемых рядом критериев, был осуществлен выбор эффективных длин волн, значения которых составили = 0,65 мкм, = 0,81 мкм Это потребовало, в свою очередь, проведения исследований, нацеленных на разработку и изготовление малогабаритных двухцветных ЭИЯТ

Таблица 1 - Сравнительные характеристики ТПС

№ п/п Наименование параметра "Пиротел-2" ФГУП НИИПТ "Растр", Россия "Тандем У5249" НПП "Термотех", Россия М9104 Мюгоп, США

1 Диапазон измеряемых температур, °С 800-2000 650-1500 600-3000

2 Температурное разрешение, °С 1 1-3 1

3 Погрешность измерения температуры, % 1 2 1

4 Формат разложения изображения, элемент 576x768 576x512 640x480

5 Частота кадров, кадр/сек 25 25 30

6 Максимальное удаление камеры от оператора, м 200 100 30

7 Диапазон рабочих температур, °С 4-1500 1-45 0-150

8 Число градаций яркости, бит 8 8 8

9 Автоматическая защита от перегрева Имеется Нет Нет

Такие исследования были выполнены совместно с ЗАО "Планета-СИД", в результате которых был создан опытный образец и выпущена опытная партия двухцветных полупроводниковых ЭИЯТ (светодиодов) (рис 9)

Компьютерное моделирование и последующие экспериментальные исследования позволили по заданным диаграммам направленности оптимизировать базовую конструкцию ЭИЯТ Для исследований ток-яркостных и температурных характеристик в диапазоне Т = 25°С - 70°С был разработан стенд на основе измерителя яркости А1М3492001 Светодиод согласно методике помещался в специально изготовленный термостат Анализ экспериментальных данных показал, что с помощью ЭИЯТ могут быть достигнуты яркостные температуры, превышающие 1400°С Используя полученные численные значения температурного коэффициента яркости были определены требования по поддержанию температуры светодиодного источника яркости при различных значениях тока через него

Объект

МФП

Светофильтры

Усилитель сигнала

ис

4'

Ян

Рисунок 8 - Оптико-геометрическая модель телевизионного пирометра

1с - С1Л

02к„,со* /£

I

(2)

где 1С - ток на выходе МФП, 8ШКС - значение максимальной чувствительности МФП, Ботн(Х) - относительная спектральная чувствительность МФП, - площадь элемента МФП, ?н - время накопления, О - относительное отверстие объектива; тл - коэффициент светопропускания среды между фотоприемником и объектом, включает в себя коэффициенты светопропускания промежуточной среды (т ),

спектральных и нейтральных светофильтров (г^,^), защитных стекол смотровых окон (Тфт,), объектива (то), определяется как тл = т1ГТф\'Гф2тф1то ' РзР ' линейное увеличение в зрачках объектива, /3 - линейное увеличение объектива, со' - угловая координата поля, т е угол между оптической осью и главным лучом пучка, для которого определяется освещенность, кш. - функция виньетирования для точки

поля с угловой координатой со\ с, =27гНс2 - коэффициент, с—Нс0/к -коэффициент, Ь - постоянная Планка, с0 - скорость света в вакууме, к -постоянная Больцмана, X - длина волны излучения, Т - абсолютная температура, е} - спектральный коэффициент теплового излучения

Рисунок 10 - Универсальный пирометрический модуль. Фото.

Рисунок 9 - Двухцветный полупроводниковый ЭИЯТ

(с вето ли од). Фото.

Ток-яркостные характеристики ЭИЯТ линейны в широком интервале значений тока, при этом заметное изменение яркости (уменьшение) наблюдается при номинальном токе через диод и температурах больших +60°С.

Таким образом, проведённый комплекс исследований, сочетавший в себе и одновременное решение чисто инженерных задач, позволил разработать и изготовить универсальный тел евизионно-пирометрический модуль (рис. 10), который был встроен в ТПС "Пиротел-2". Универсальный телевизионно-л ирометрический модуль обеспечивает наблюдение за нагретыми до температуры 1600"С объектами и измерение распределения температуры в пределах 800-16(Ю"С по площади объекта с относительной погрешностью менее 1%.

Четвёртая глава посвящена экспериментальным исследованиям характеристик телевизионно-пирометрических систем "Пиротел-1" и "Пиротел-2".

В ходе работы был создан и исследован базовый вариант лабораторного пирометрического стенда, включающий внешний ЭИЯТ (образцовая лампа ТРУ) 100-2350, цифровой источник тока, ПЭВМ, видеопросмотровое устройство, термопарный измеритель температуры (ТХА), генератор горячего воздуха, люксметр, набор светофильтров.

Было разработано специальное программное обеспечение "Пирогеп-КО", которое обеспечиваю [решение следующих задач: обмен данными с удалённым контроллером; определение яркости в точке, указанной пользователем на видеоизображении; расчёт яркосгной и действительной темперепуры и (рис.11),

Исследованы погрешности измерения температуры ТПС "Пиротел-1" В работе отмечается, что эти результаты представляют интерес, который связан с известными пирометрическим задачами в металлургии, стекольном производстве, выращивании кристаллов и др

Экспериментальные исследования показали, что с помощью ТПС "Пиротел-1" возможно измерение температуры раскалённого объекта с передачей сигнала о яркостном контрасте на расстояние, превышающее 100м Был определен интервал измеряемых температур АТ = +800°С -+2000°С, где относительная погрешность составила менее 1%

Наличие большого числа факторов, оказывающих влияние на процесс измерения температуры с помощью ТПС, порождает необходимый этап исследований, связанный со статистическим анализом экспериментальных результатов Были рассмотрены методы регрессии, характеризующие зависимость яркостной температуры, измеренной ТПС (У) от следующих основных факторов X] - яркостная температура внешнего ЭИЯТ, Х2 -температура ФПЗС, Хз — освещенность объекта, Х4 — длительность работы Расчеты проводились в программе "БТАТ^ТЖА" с использованием предварительно обработанных данных (средние значения) -120 экспериментов Было получено уравнение регрессии вида У=-11,0698+1,0012Х]

В работе приведены примеры визуализации измерения температуры с помощью ТПС "Пиротел-1" таких реальных объектов, как спиральные электронагреватели, диффузионные пламена (рис 11)

Практический интерес представляют результаты экспериментов по визуализации и измерению температуры раскаленной вольфрамовой ленты (нагреватель) через водную прослойку (табл 2) Известно, что вода является поглощающей средой для ИК-излучения, поэтом)' исключается возможность применения ИК-тепловизоров и ИК-пирометров для решения поставленной задачи В тоже время ТПС "Пиротел-1" с рабочим спектральным диапазоном в видимой области спектра позволяет проводить подобные измерения Прослойка из воды толщиной 55мм создавалась с помощью оптической ячейки При решении задачи визуализации раскаленной вольфрамовой ленты учитывалась возможность переотражения и бликов, влияющих на точность измерения температуры

Экспериментальные исследования процесса визуализации и измерения температурных полей с помощью ТПС "Пиротел-2" были проведены с использованием специально изготовленных тест-объектов в виде пластин круглой и прямоугольной формы с асимметрично приваренными круглыми стержнями, выполняющими роль стоков тепла Такие тест-объекты помещались в муфельную печь, их температура контролировалась в реперных точках с помощью термопар (ТХА) Исследования проводились в диапазоне температур +800°С - +1100°С.

Для обработки полученных телевизионных изображений тест-объектов с целью вычисления температур, построения изотермических линий, визуализации температурного поля, построения профилей (градиентов) распространения температур использовалось специально разработанное программное обеспечение "Г1иротел-2,0" (рис.12). Для сравнения полученных экспериментальных результатов с теоретическими было выполнено компьютерное моделирование температурных полей численными методами (метод конечных доменов) (рис.13). Полученные результаты показали хорошее совпадение с экспериментом. Была также проведена оценка погрешности измерения температуры тест-объектов с помощью ГПС ""Пиротел-2", которая составила-1%.

_.. Г _" :• """ МННЯВР

J J jpr

Ccwrac -il J jFir

Hi* jJ J jrrr

* 1 I r.tn-H !

[ШШа i.

ЮНда

¡Г Г г Г 3 р

че<кть ■ "W Г !■ - ЭП44 шг- . .*

Г ^ыл, £ Тн п Л t

J? < г» ■ '.1 ^ -с -"•

>о оос

'.надарен, [0% Лео» |>лпяп^ь

OfSb'bt/ir ^sotfc PC

ill P3 I

Эта«» f jlrtr

Рисунок 11 — Главное окно программы "Пир отел-1.0". Расчёт температуры пламени свечи. Фото.

" ООО Я! vm Ш

Таблица 2 - Измерение температуры раскалённой вольфрамовой ленты ЭИЯТ через водную прослойку толщиной 55 мм. Эксперимент

1 емпера- Измерения температуры, UC Пог-

№ n/n тура эият, °c 1 2 3 4 5 Тер решность, %

1 814 805 804 800 809 809 805,4 1

2 900 864 864 864 864 863 863,8 4

-> J 1000 929 930 936 937 930 932,4 6

4 1100 1024 1032 1026 1031 1031 1028,8 6,4

Рисунок 12 - Температурное поле тест-объекта (круглой пластины) (Т=1000°С), эксперимент. ТИС "Пиротел-2"; Фото

Рисунок 13 — Температурное поле тест-объекта (круглой пластины) при Т= 1000"С. Расчёт методом конечных элементов.

В заключении сделаны выводы по работе, приведены основные результаты и перечень опубликованных научных трудов.

Основные результаты и выводы

Телевизионные методы визуализации и пирометрии высокотемпературных процессов и объектов, разработанные и исследованные в данной работе, позволили в экстремальных условиях эксплуатации телевизионных зондов решить задачи, связанные с формированием качественного телевизионного изображения морфологии поверхности раскаленных объектов, измерением температур и геометрических характеристик с высокой точностью, автоматизировать процесс измерений и повысить надёжность работы. В ходе выполнения диссертационной работы автором были получены следующие основные научные результаты;

1 Разработаны методы спектральной фильтрации, построения оптических систем с малой апертурой входного зрачка, эвристической диагностики, термостатирования и пирометрии, позволившие создать и исследовать новый класс термостойких телевизионных камер и систем для стекольной, металлургической промышленности и теплоэнергетики

2 Разработан и экспериментально апробирован метод монохроматической подсветки раскаленной поверхности объекта Показано, что использование коротковолнового излучения, в т ч. с длиной волны Х=532 нм, обеспечивает в диапазоне температур 800-1500°С формирование наиболее качественного телевизионного изображения исследуемого объекта

3 Предложена оптико-геометрическая модель трассового лазерно-телевизионного измерителя, позволяющая оценивать методическую погрешность измерения геометрических характеристик поверхностных дефектов с учетом особенностей оптической системы и параметров цифрового преобразования изображения. На основе модели разработан алгоритм и программное обеспечение "Трасса 1.0".

4 Разработан и экспериментально апробирован лазерно-телевизионный трассовый метод, позволяющий визуализировать и измерять геометрические характеристики поверхностных дефектов, в том числе в условиях высоких температур с относительной погрешностью 5% Получены телевизионные изображения - мнемонические коды типичных "эталонных" дефектов поверхности

5 Предложена модель телевизионного пирометра, позволяющая оценивать пирометрический сигнал с учётом параметров исследуемого объекта, среды, оптической системы и матричного фоточувствительного приемника С использованием методов монохроматической пирометрии разработан и изготовлен лабораторный макет ТПС "Пиротел-1".

6 Разработан и экспериментально апробирован метод измерения яркостной температуры раскаленного объекта, позволяющий повысить точность измерения температуры, увеличить ресурс эталонного источника яркостной температуры (ЭИЯТ) и расширить функциональные возможности пирометра

7 Разработаны телевизионные методы монохроматической пирометрии и спектральных отношений, позволившие создать универсальный пирометрический модуль, в том числе для термостойких телевизионных систем видеонаблюдения

8 Предложен вариант конструкции и исследованы характеристики двухцветного полупроводникового ЭИЯТ, отличающегося малыми габаритными размерами, высоким быстродействием и повышенным ресурсом эксплуатации Показано, что с помощью ЭИЯТ могут быть достигнуты яр костные температуры, превышающие 1400 °С

9 Разработаны цифровые методы обработки телевизионного изображения раскаленной поверхности объектов, позволившие осуществлять измерение их температур с относительной погрешностью, не превышающей 1% Для осуществления визуализации яркостного контраста исследуемого объекта измерения яркостной и действительной температуры с помощью ТПС разработан алгоритм и программное обеспечение "Пиротел 1.0".

10 На основании результатов экспериментальных исследований и методов математической статистики определена степень влияния факторов яркостной температуры внешнего ЭИЯТ, освещенности и продолжительности работы на точность измерения яркостной температуры с помощью ТПС "Пиротел-1". Получено уравнение регрессии

11 Экспериментальным методом с использованием ТПС "Пиротел-2" получены телевизионные изображения раскаленных тест-объектов, визуализация температурного поля Определена относительная погрешность измерения температуры, которая составила менее 1%

Основные результаты диссертационного исследования опубликованы в следующих научных работах.

Список научных трудов

Монографии

1 Карачинов В А, Карачинов Д В , Торицин С Б Зондовые методы телевизионной пирометрии нагретых газовых потоков НовГУ им Ярослава Мудрого Великий Новгород, 2006 -108с

Статьи

2 Андреева Е В , Корнышев Н.П, Максимов В А, Торицин С Б Комплекс телевизионных средств для систем технического зрения // Приборы и техника эксперимента. 1991 №5, с.207

3 Кузьмин В П, Челпанов В И, Родионов О Ф, Абрамов В И, Торицин С Б, Орловский М Я, Гозман Я Ю , Камышев Г А Вклад Новгородского НИИ "Растр" в разработку систем и аппаратуры промышленного телевидения // Проблемы информатизации. -1998 №2 СЗЗ-40,

4 Карачинов В А, Ильин С.В, Торицин С Б Лазерно-телевизионная система исследования конвективных потоков// Вестник Новгородского государственного университета Серия "Технические науки" - 2003 №23 С 86-91

5 Карачинов В А, Торицин С Б, Карачинов Д В Эффект самосопряженной перфорации аморфных слоев карбида кремния // ЖТФ - 2004 Т 74 Вып 12 - С 96-97.

6 Челпанов В И., Торицин СБ Аппаратура промышленного телевидения для топливно-энергетического комплекса // Нефтепромысловый инжиниринг - 2004. №4 С. 20-27

7 Кузьмин В П, Челпанов В И, Торицин С Б, Абрамов В И, Камышев Г А Промышленное телевидение // Петербургский журнал электроники,- 2005 №3 -С 13-30

8 Торицин С Б Термостойкие телевизионные системы для предприятий стекольной промышленности// Стекло Мира, -2005 №6 С 47-49

9 Селезнев Б И , Карачинов Д В , Карачинов В А , Торицин С Б Метод регулярных оптических меток в пирометрии нагретых газовых потоков // Оптический журнал - 2006, Т73 №5 - С 69 - 70.

Авторские свидетельства и патенты

10 Авторское свидетельство СССР №1069188 кл Н 04 N 5/228 Устройство стабилизации тока пучка передающей телевизионной трубки / Торицин С Б, Гуричев С А , Максимов Л В // Б.И -1987 - №29

11 Патент 2247338 РФ МПК ООП 5/00 Способ измерения яркостной. температуры объекта / Торицин С Б , Карачинов В А // Б И - 2005 - №6

Тезисы докладов

12 Кузьмин В П, Челпанов В И, Родионов О Ф, Торицин С Б, Смолина Е В, Морозов В Н, Камышев Г А Промышленные телевизионные системы специального назшчения/Научно-техн. конф "Современное телевидение" Труды. - Москва 2002-С35-36

13 Карачинов В А, Ильин С В , Торицин С Б., Кузнецов А В Пирометрическая телевизионная система в технологии выращивания кристаллов карбида кремния//VI Междунар конф "Кристаллы рост, свойства, реальная структура, применение" Материалы - Александров ВНИИСИМС-2003. - С 91-92

14 Торицин С Б , Челпанов В И Телевизионная аппаратура для наблюдения за технологическими процессами в металлургии// Междунар научно-практическая конф "Рациональное использование природного газа в металлургии" Материалы - Москва 2003 - С 45-48

15 Челпанов В И, Торицин С Б Вопросы разработки взрывобезопасных телевизионных камер и систем для промышленности / Научно-техн. конф "Современное телевидение" Труды - Москва 2003 - С 44-46

16 Кузьмин В П, Челпанов В И, Торицин С Б, Абрамов В И, Камышев Г А Прикладные телевизионные системы разработки ФГУП НИИПТ «РАСТР» Современное состояние и перспективы развития// Научно-техн конф «Современные телевизионные технологии Состояние и направления развития» Труды - Москва МНИТИ, 2004 С 58-60

17 Карачинов В А, Ильин СВ, Торицин СБ, Карачинов ДВ Система "Пиротел" в высокотемпературной технологии получения монокристаллов карбида кремния // 12-я Научно-техн конф "Современное телевидение". Труды -Москва 2004 - С 52-53

18 Карачинов В А, Ильин СВ, Торицин СБ, Карачинов ДВ Зондовые методы телевизионной пирометрии нагретых газовых потоков// Научно-техн конф "Современноетелевидение" Труда - Москва 2005 -С 68-69

19 Кузьмин В П Челпанов В И, Торицин С Б, Камышев Г А, Абрамов В И Современное состояние разработок аппаратуры промышленного телевидения / Научно-техн конф "Современноетелевидение" Труды - Москва 2005-С 59-61

20 Кузнецов А В , Старченко А Н, Торицин С Б О возможности регистрации баллистических объектов тепловшионной камерой на пироввдиконеУ Научно-техн конф "Современноетелевидение" Труда - Москва.2006-С47-49

21 Карачинов В А, Торицин СБ, Карачинов ДВ Малогабаритные эталонные источники яркостной температуры для телевизионного пирометра// Научно-техн конф "Современное телевидение" Труды - Москва 2007 - С 56-58

22 Кузнецов А В , Торицин С Б , Карачинов В А , Гозман И Я , Герасимов С Ю Телевизионная система с измерением температуры объектов для экстремальных условий эксплуатации// Научно-техн конф "Современное телевидение" Труды - Москва 2007 - С 62-63

Работа была выполнена в ФГУП "НИИПТ "Растр" в рамках ОКР "Грот", государственный контракт №005/03-тк от 24 06 2003г, "Разработка технологий создания перспективных цифровых систем технологического телевидения для отраслей экономики с тяжелыми и опасными условиями эксплуатации" по Федеральной целевой программе "Национальная технологическая база" на 2002-2006 годы, раздел IV "Технологии коммуникаций"

Изд лиц ДР № 020815 от 21 09 98

Подписано в печать 12 04 2007 Бумага офсетная Формат 60x84 1/16 Гарнитура Times New Roman Печать офсетная Уел печ л 1,4 Уч-изд л 1,5 Тираж 100 экз Заказ №33 Издательско-полиграфический центр Новгородского государственного университета им Ярослава Мудрого 173003, Великий Новгород, ул Б Санкт-Петербургская, 41 Отпечатано в ИПЦ НовГУ 173003, Великий Новгород, ул Б Санкт-Петербургская, 41

Введение

Глава 1 Оптико-электронные методы измерения высоких температур.

1.1 Классификация методов измерения высоких температур.

1.2 Методы оптической пирометрии.

1.2.1 Общие сведения.

1.2.2 Квазимонохроматическая пирометрия.

1.2.3 Фотоэлектрическая пирометрия.

1.2.4 Пирометрия спектрального отношения.

1.2.5 Пирометры полного излучения.

1.2.6 Теневые методы.

1.2.7 Интерференционные методы.

1.2.8 Спектроскопические методы.

1.2.9 Метод регулярных оптических меток.

1.3 Телевизионно-пирометрические методы.

1.3.1 Фотоэлектрический метод.

Выводы по главе.

Глава 2 Телевизионные системы для экстремальных условий эксплуатации.

2.1 Область применения и классификация термостойких телевизионных систем.

2.2 Влияние высоких температур на характеристики телевизионных систем.

2.3 Разработка конструкции термостойких телевизионных систем

2.3.1 Выбор определяющих критериев.

2.3.2 Выбор материалов.

2.3.3 Построение оптических схем термостойких телевизионных камер.

2.3.4 Требования к телевизионным датчикам и их выбор.

2.3.5 Системы обеспечения теплового режима.

2.3.5.1 Выбор и особенности построения системы охлаждения.

2.3.5.2 Моделирование и анализ теплового режима.

2.3.5.3 Устройства автоматической защиты телевизионных камер.

2.4 Разработка канала связи.

2.4.1 Требования к каналу связи.

2.4.2 Структурная схема канала связи.

2.5 Разработка метода визуализации раскалённой поверхности объекта с помощью лазерной подсветки.

2.5.1 Постановка задачи.

2.5.2 Сущность метода.

2.5.3 Выбор и экспериментальное исследование влияния спектрального диапазона на контраст телевизионного изображения поверхности.

2.5.4 Телевизионное изображение подсвеченных дефектов.

2.5.5 Разработка методики измерения геометрических характеристик дефектов поверхности.

2.5.6 Программное обеспечение "Трасса 1,0" для автоматизации измерения геометрических характеристик дефектов.

2.5.7 Экспериментальное исследование трассового метода.

2.6 Экспериментальные исследования характеристик ТТС в реальных условиях эксплуатации.

Выводы по главе.

Глава 3 Методы оптической пирометрии в телевизионных системах видеонаблюдения.

3.1 Особенности измерения температуры типовых объектов наблюдения.

3.2 Монохроматическая телевизионная пирометрия.

3.2.1 Анализ пирометрического сигнала.

3.2.1.1 Физическая модель телевизионно-пирометрической системы визуализации и пирометрии высокотемпературных процессов

3.2.1.2 Энергетический расчёт ТПС.

3.2.2 Разработка принципа построения телевизионной пирометрической системы (ТПС).

3.2.3 Исследование возможных способов технической реализации измерения яркостной температуры.

3.2.3.1 Выбор спектрального диапазона.

3.2.3.2 Состав и описание ТПС.

3.2.3.3 Выбор оптической системы ТПС

3.2.4 Телевизионно-пирометрическая система "Пиротел-1".

3.2.4.1 Структурная схема ТПС-П.

3.2.4.2 Выбор телевизионного датчика ТПС-П.

3.2.4.3 Выбор эталонного источника яркостной температуры.

3.2.4.4 Анализ погрешностей ТПС-П.

3.3 Телевизионная пирометрия спектрального отношения.

3.3.1 Цветовая температура.

3.3.2 Адаптация метода спектральных отношений к ТПС.

3.3.2.1 Теоретические основы.

3.3.2.2 Выбор и обоснование значения эффективных длин волн.

3.3.2.3 Анализ вариантов алгоритма работы ТПС.

3.3.3 Разработка универсального пирометрического модуля для термостойких телевизионных систем.

3.3.3.1 Структурная схема и принцип работы.

3.3.3.2 Оптическая схема универсального модуля для ТПС.

3.3.3.3 Разработка и исследование характеристик малогабаритных эталонных источников яркостной температуры.

3.3.4 Телевизионная система "Пиротел-1".

3.4 Метрологическое обеспечение ТПС.

Выводы.

Глава 4 Экспериментальные исследования характеристик телевизионно-пирометрических систем.

4.1 Разработка методики экспериментальных исследований.

4.1.1 Лабораторный стенд для экспериментальных исследований.

4.1.2 Программное обеспечение «Пиротел 1.0».

4.2 Исследование погрешности измерения температуры

ТПС «Пиротел-1».

4.2.1 Исследование влияния температуры объекта на погрешность измерений.

4.2.2 Исследование влияния температуры ФПЗС на погрешность измерений.

4.2.3 Исследование влияния освещенности объекта исследований на погрешность измерений.

4.2.4 Исследование влияния времени работы ТПС на погрешность измерений.

4.2.5 Исследование погрешности измерений температуры в условиях отключенного калибратора яркостной температуры ТПС.

4.2.6 Статистический анализ экспериментальных результатов измерения температуры.

4.3 Примеры визуализации и измерения температуры реальных объектов с помощью ТПС «Пиротел-1».

4.3.1 Спиральные электронагреватели.

4.3.2 Процессы горения (пламя).

4.3.3 Визуализация и измерение температуры раскаленных объектов через водную прослойку.

4.4 Исследование характеристик термостойкой ТПС

Пиротел-2".

Выводы.

Развитие и совершенствование цифровых телевизионно-измерительных систем способствует широкому распространению в различных отраслях -машиностроении, металлургии, стекольном производстве оптических методов диагностики, отличающихся высокой чувствительностью, отсутствием инерционных погрешностей и влияния на объект исследования.

Особую актуальность представляют промышленные телевизионные системы для наблюдения в зонах с экстремальными условиями эксплуатации -высокими температурами ( Т > 700°С), агрессивными газовыми средами, где пребывание человека - оператора сопряжено с известными для жизни опасностями. В производствах с высокотемпературными процессами -производстве стекла и стеклянных изделий, металлов, сплавов, тепловой энергии требуется создание автоматизированных систем управления технологическими процессами с использованием телевизионных систем. Для решения поставленной задачи необходимо проведение целого комплекса исследований.

В экстремальных условиях потоки лучистой энергии и раскаленного газа оказывают комплексное воздействие на телевизионный зонд (камеру). Поэтому важным этапом исследований является моделирование тепловых режимов передающей телевизионной камеры и разработка новых принципов построения систем, обеспечивающих нормальный тепловой режим зонда.

Необходимость визуализации раскаленных поверхностей в плавильных печах, установках торкретирования, теплообменниках с целью обнаружения и измерения параметров различных дефектов требует выполнение исследований, нацеленных на поиск и разработку телевизионных методов определения размеров и формы объектов при воздействии на зонд высоких температур.

Научный и практический интерес представляют исследования, посвященные адаптации в составе высокотемпературного телевизионного зонда известных пирометрических методов измерения температур и разработке новых с учетом современных методов цифровой обработки изображений и существующей элементной базы.

Целью данной диссертационной работы разработка телевизионных методов визуализации и пирометрии высокотемпературных объектов и процессов, позволяющих в экстремальных условиях эксплуатации телевизионных зондов обеспечить высокое качество изображения, необходимую точность измерений температуры и размеров объектов, надёжность и автоматизацию работы.

Научная новизна:

1. С использованием методов спектральной фильтрации, оптических систем с малой апертурой входного зрачка, систем встроенной диагностики, термостатирования и пирометрии разработан и исследован новый класс термостойких телевизионных зондов.

2. Разработан и экспериментально апробирован новый метод монохроматической подсветки раскаленной поверхности объекта. Показано, что использование коротковолнового излучения, в т.ч. с длиной волны Х=532±10 нм, обеспечивает в диапазоне температур 800-И 500°С формирование наиболее качественного телевизионного изображения исследуемого объекта.

3. Разработан и экспериментально апробирован новый лазерно-телевизионный трассовый метод, позволяющий визуализировать и измерять геометрические характеристики поверхностных дефектов, в том числе, в условиях высоких температур.

4. Впервые предложена оптико-геометрическая модель трассового лазерно-телевизионного измерителя, позволяющая оценивать методическую погрешность измерения геометрических характеристик поверхностных дефектов с учетом особенностей оптической системы и параметров цифрового преобразования изображения.

5. Разработаны телевизионно-пирометрический метод и универсальный телевизионный модуль для измерения температуры нагретых объектов, реализующие принципы монохроматической пирометрии и спектральных отношений. Экспериментально в режиме монохроматизации излучения получены численные значения относительной погрешности при измерении температур раскаленных поверхностей твердых объектов.

6. Предложена новая модель телевизионного пирометра, позволяющая рассчитывать пирометрический сигнал с учетом параметров исследуемого объекта, среды, оптической системы и матричного фоточувствительного приёмника.

7. Разработан и экспериментально апробирован новый метод измерения яркостной температуры раскаленного объекта, позволяющий повысить точность измерения температуры, увеличить ресурс эталонного источника яркостной температуры (ЭИЯТ) и расширить функциональные возможности пирометра.

8. Разработан телевизионно-пирометрический метод измерения температур с использованием полупроводникового ЭИЯТ. Предложен вариант конструкции и исследованы характеристики двухцветного полупроводникового ЭИЯТ, имеющего малые габаритные размеры, высокое быстродействие и повышенный ресурс эксплуатации.

Практическая ценность:

- предложены и реализованы варианты конструкций жаростойких телевизионных зондов;

- разработаны методики получения с помощью лазерно-телевизионной системы изображений дефектов поверхности раскаленных объектов и измерения их геометрических характеристик;

- разработаны алгоритмы и программное обеспечение, позволяющее по изображениям, полученным с помощью жаростойких телевизионных зондов измерять геометрические размеры поверхностных дефектов и распределение температур;

- предложена методика расчета распределения температур численным методом по изображению, полученному с помощью телевизионно-пирометрической системы;

- разработан, реализован и исследован вариант конструкции малогабаритного двухцветного полупроводникового ЭИЯТ.

Реализация в науке и технике.

Результаты диссертационной работы апробированы и внедрены в созданных ФГУП «НИШ IT «Растр» термостойких телевизионных системах УТН-7, УТН-12, ТСН-10, "Перископ-ТВ", "Перископ-1400", "Зонд-1600", "Вулкан", "Пиротел", которые эксплуатируются более чем на 25 предприятиях России, Украины, Белоруссии, Узбекистана.

Кроме того, результаты диссертационной работы используются в НовГУ им. Я.Мудрого в лекционных курсах для студентов специальности «Проектирование и технология электронных средств».

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Методы спектральной фильтрации и ограничения потока излучения, эвристической диагностики, термостатирования и пирометрии, позволяют создать новый класс термостойких телевизионных зондов для эксплуатации в диапазоне температур 800И500°С, формировать телевизионные изображения объектов, осуществлять измерение их температур и геометрических характеристик.

2. Трассовый метод, основанный на зондировании раскалённой поверхности объекта плоским лазерным лучом, с целью формирования телевизионного изображения измерительного участка в виде трассы и реализации алгоритмов цифровой обработки изображения, позволяет осуществить визуализацию и измерение геометрических характеристик поверхностных дефектов с точностью не ниже 5%.

3. Метод измерения яркостной температуры раскаленного объекта, основанный на сравнении яркостей исследуемого объекта и автоматически управляемого эталонного источника яркостной температуры (ЭИЯТ), позволяет повысить точность измерения температуры, увеличить ресурс ЭИЯТ и расширить функциональные возможности пирометра.

Апробация работы.

Основные результаты диссертационной работы докладывались: на 2 международных конференциях (VI Междунар. конф. "Кристаллы: рост, свойства, реальная структура, применение", Александров, 2003г.; Междунар. научно-практическая конф. "Рациональное использование природного газа в металлургии", Москва, 2003г.); на 8-и Всероссийских конференциях ("Современное телевидение", Москва, 2002, 2003, 2004, 2005,2006,2007 гг.).

Публикации:

По теме диссертации опубликованы 22 научные работы, из них: 1 монография, 8 статей, 1 авторское свидетельство, 1 патент, тезисы к 11 докладам на международных и российских научно-технических конференциях, в т.ч. 4 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 151 наименование и 3 приложения.

Основные результаты диссертационного исследования опубликованы в следующих научных работах:

Список научных трудов

Монографии

1 Карачинов В.А., Карачинов Д.В., Торицин С.Б. Зондовые методы телевизионной пирометрии нагретых газовых потоков. НовГУ им.Ярослава Мудрого. Великий Новгород, 2006. -108 с.

Статьи

2 Андреева Е.В., Корнышев Н.П., Максимов В.А., Торицин С.Б. Комплекс телевизионных средств для систем технического зрения // Приборы и техника эксперимента. 1991. №5,.с.207.

3 Кузьмин В.П., Челпанов В.И., Родионов О.Ф., Абрамов В.И., Торицин С.Б., Орловский М.Я., Гозман Я.Ю., Камышев Г.А. Вклад Новгородского НИИ "Растр" в разработку систем и аппаратуры промышленного телевидения // Проблемы информатизации. -1998. №2. С.33-40,

4 Карачинов В.А., Ильин С.В., Торицин С.Б. Лазерно-телевизионная система исследования конвективных потоков// Вестник Новгородского государственного университета. Серия "Технические науки". - 2003. №23. С. 86-91.

5 Карачинов В.А., Торицин С.Б., Карачинов Д.В. Эффект самосопряженной перфорации аморфных слоев карбида кремния // ЖТФ.

2004. Т.74. Вып. 12.- С.96-97.

6 Челпанов В.И., Торицин С.Б. Аппаратура промышленного телевидения для топливно-энергетического комплекса // Нефтепромысловый инжиниринг.- 2004. №4. С. 20-27.

7 Кузьмин В.П., Челпанов В.И., Торицин С.Б., Абрамов В.И., Камышев Г.А. Промышленное телевидение // Петербургский журнал электроники.

2005. №3.-С. 13-30.

8 Торицин С.Б. Термостойкие телевизионные системы для предприятий стекольной промышленности// Стекло Мира, -2005. №6. С. 4749.

9 Селезнев Б.И., Карачинов Д.В., Карачинов В.А., Торицин С.Б. Метод регулярных оптических меток в пирометрии нагретых газовых потоков // Оптический журнал.- 2006, Т73. №5 - С.69 - 70.

Авторские свидетельства и патенты

10 Авторское свидетельство СССР №1069188 кл. Н 04 N 5/228. Устройство стабилизации тока пучка передающей телевизионной трубки. / Торицин С.Б., Гуричев С.А., Максимов JI.B. // Б.И.-1987 - №29.

И Патент 2247338 РФ. МПК ООП 5/00. Способ измерения яркостной. температуры объекта / Торицин С.Б., Карачинов В.А. // Б.И.- 2005 - №6.

Тезисы докладов

12 Кузьмин В.П., Челпанов В.И., Родионов О.Ф., Торицин С.Б., Смолина Е.В., Морозов В.Н., Камышев Г.А. Промышленные телевизионные системы специального назначения./ Научно-техн. конф. "Современное телевидение": Труды. - Москва. 2002 - С.35-36.

13 Карачинов В.А., Ильин СВ., Торицин С.Б., Кузнецов А.В. Пирометрическая телевизионная система в технологии выращивания кристаллов карбида кремния // VI Междунар. конф. "Кристаллы: рост, свойства, реальная структура, применение": Материалы. - Александров: ВНИИСИМС - 2003. - С.91-92.

14 Торицин С.Б., Челпанов В.И. Телевизионная аппаратура для наблюдения за технологическими процессами в металлургии// Междунар. научно-практическая конф. "Рациональное использование природного газа в металлургии". Материалы.- Москва: 2003.- С.45-48.

15 Челпанов В.И., Торицин С.Б. Вопросы разработки взрывобезопасных телевизионныз камер и систем для промышленности./ Научно-техн. конф. "Современное телевидение": Труды. - Москва. 2003 -С.44-46

16 Кузьмин В. П., Челпанов В. И., Торицин С. Б., Абрамов В. И., Камышев Г. А. Прикладные телевизионные системы разработки ФГУП НИИПТ «РАСТР». Современное состояние и перспективы развития// Научно-техн. конф. «Современные телевизионные технологии. Состояние и направления развития».Труды.- Москва: МНИТИ, 2004. С.58-60

17 Карачинов В.А., Ильин С.В., Торицин С.Б., Карачинов Д.В. Система "Пиротел" в высокотемпературной технологии получения монокристаллов карбида кремния // 12-я Научно-техн.конф. "Современное телевидение": Труды. - Москва. 2004. - С.52-53.

18 Карачинов В.А., Ильин С.В., Торицин С.Б., Карачинов Д.В. Зондовые методы телевизионной пирометрии нагретых газовых потоков.// Научно-техн. конф. "Современное телевидение": Труды. - Москва. 2005. -С.68-69.

19 Кузьмин В.П. Челпанов В.И., Торицин С.Б., Камышев Г.А., Абрамов В.И. Современное состояние * разработок аппаратуры промышленного телевидения. / Научно-техн. конф. "Современное телевидение": Труды. -Москва. 2005-С.59-61.

20 Кузнецов А.В., Старченко А.Н., Торицин С.Б. О возможности регистрации баллистических объектов тепловизионной камерой на пировидиконе./ Научно-техн. конф. "Современное телевидение": Труды. -Москва. 2006 - С.47-49.

21 Карачинов В.А., Торицин С.Б., Карачинов Д.В. Малогабаритные эталонные источники яркостной температуры для телевизионного пирометра.// Научно-техн. конф. "Современное телевидение": Труды. -Москва. 2007. - С.56-58.

22 Кузнецов А.В., Торицин С.Б., Карачинов В.А., Гозман И.Я., Герасимов С.Ю. Телевизионная система с измерением температуры объектов для экстремальных условий эксплуатации.// Научно-техн. конф. "Современное телевидение": Труды. - Москва. 2007. - С.62-63.

Работа выполнялась в ФГУП "НИИПТ "Растр", в рамках ОКР "Грот", государственный контракт №005/03-тк от 24.06.2003г., "Разработка технологий создания перспективных цифровых систем технологического телевидения для отраслей экономики с тяжёлыми и опасными условиями эксплуатации" по Федеральной целевой программе "Национальная технологическая база" на 2002-2006 годы, раздел IV "Технологии коммуникаций".

Заключение

Телевизионные методы визуализации и пирометрии высокотемпературных процессов и объектов, разработанные и исследованные в данной работе, позволили в экстремальных условиях эксплуатации телевизионных зондов решить задачи, связанные с формированием качественного телевизионного изображения морфологии поверхности раскаленных объектов, измерением температур и геометрических характеристик с высокой точностью, автоматизировать процесс измерений и повысить надёжность работы. В ходе выполнения диссертационной работы автором были получены следующие основные научные результаты:

1 С использованием методов спектральной фильтрации, оптических систем с малой апертурой входного зрачка, систем встроенной диагностики, термостатирования и пирометрии разработан и исследован новый класс термостойких телевизионных камер и систем для стекольной, металлургической промышленности и теплоэнергетики.

2 Разработан и экспериментально апробирован метод монохроматической подсветки раскалённой поверхности объекта. Показано, что использование излучения с длиной волны А,=532 мкм обеспечивает в диапазоне температур 800-;-1500оС формирование наиболее качественного изображения морфологии поверхности исследуемого объекта.

3 Предложена оптико-геометрическая модель трассового лазерно-телевизионного измерителя, позволяющая оценивать методическую погрешность измерения геометрических характеристик поверхностных дефектов с учётом особенностей оптической системы и параметров цифрового преобразования изображения. На основе модели разработан алгоритм и программное обеспечение "Трасса 1.0".

4 Разработан и экспериментально апробирован лазерно-телевизионный трассовый метод, позволяющий визуализировать и измерять геометрические характеристики поверхностных дефектов, в том числе в условиях высоких температур с относительной погрешностью 5%. Получены телевизионные изображения - мнемонические коды типичных "эталонных " дефектов поверхности.

5 С использованием методов монохроматической пирометрии разработан и изготовлен лабораторный макет ТПС "Пиротел-1". Предложена модель телевизионного пирометра, позволяющая оценивать пирометрический сигнал с учётом параметров исследуемого объекта, среды, оптической системы и матричного фоточувствительного приёмника.

6 Разработан и экспериментально апробирован метод измерения яркостной температуры раскалённого объекта, позволяющий повысить точность измерения температуры, увеличить ресурс эталонного источника яркостной температуры (ЭИЯТ) и расширить функциональные возможности пирометра.

7 С использованием методов монохроматической пирометрии и спектральных отношений разработан и изготовлен универсальный пирометрический модуль, в том числе для термостойких телевизионных систем видеонаблюдения.

8 Предложен вариант конструкции и исследованы характеристики двухцветного полупроводникового ЭИЯТ, отличающегося малыми габаритными размерами, высоким быстродействием и повышенным ресурсом эксплуатации. Показано, что с помощью ЭИЯТ могут быть достигнуты яркостные температуры, превышающие 1400 °С.

9 Для осуществления визуализации яркостного контраста исследуемого объекта измерения яркостной и действительной температуры с помощью ТПС разработан алгоритм и программное обеспечение "Пиротел 1.0".

10 Экспериментально получены численные значения относительной погрешности при измерении яркостной температуры с помощью ТПС "Пиротел-1", которые не превышают 1%.

11 На основании результатов экспериментальных исследований и методов математической статистики определена степень влияния факторов: яркостной температуры внешнего ЭИЯТ, освещённости и продолжительности работы на точность измерения яркостной температуры с помощью ТПС "Пиротел-1". Получено уравнение регрессии.

12 Экспериментальным методом с использованием ТПС "Пиротел-2" получены: телевизионные изображения раскалённых тест-объектов, визуализация температурного поля. Определена относительная погрешность измерения температуры, которая составила менее 1%.

1. Температура// Физический энциклопедический словарь. М., 1984. -С. 741.

2. Гордов А.Н. Основы пирометрии. М.: Металлургия, 1971.447с.

3. Линевег Ф. Измерение температур в технике. Справочник. Пер. с нем., 1980. 544 с.

4. Геращенко О.А.,Гордов А.Н., Лах В.Н. и др. Температурные измерения. Киев: Наукова думка. 1989.340с.

5. Гордов А.Н., Жагулло О.М., Иванова А.Г. Основы температурных измерений. М.: Энергоатомиздат, 1992. - 304 с.

6. Физические величины: Справочник/ А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, A.M. Братковский и др./ Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 1232 с.

7. Излучательные свойства твердых материалов. Справочник. / Под ред. А.И. Шейндлина.-М.:Энергия, 1974.-671 с.

8. Абруков B.C., Аверсон А.Э., Мальцев В.М. Новые возможности иссле-дования процессов горения конденсированных систем методом интерфе-рометрии.-Физика горения и взрыва, 1983, т. 19, N 5, с.66-69.

9. Абруков B.C., Мальцев В.М. Интерферометрия процессов горения.Обзор возможностей метода.-В кн.: Исследование процессов неустойчивого горения/ Чуваш, ун-т, Чебоксары, 1984, с.87-104.

10. Абруков B.C. Интерференционные методы исследования процессов горения. Методические указания/ Чувашский ун-т, Чебоксары, 1986.-37 с.

11. Абрукова Л.С., Абруков B.C. Интерференционный метод определения массы газовых оптических неоднородностей. Приборы и техника эксперимента, 1991, N 4, с.221-222.

12. Гиль В.В. Оптические методы исследования процессов горения. М.: Наука, 1984.169 с.

13. Льюис Б., Эльбе Г. Горение, пламя и взрывы в газах. М.: Мир, 1968.592 с

14. Малышев В.Н. Введение в экспериментальную спектроскопию. М.:Наука, 1979,478с.

15. Поскачей А.А., Чубаров Е.П. Оптико-электронные системы измерения температуры. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 248 с.

16. Якушенков Ю.Г. Теория и расчёт оптико-электронных приборов: Учебник. Изд. 5-е, перераб. и доп. - М.: Логос, 2004,472 с.:ил.

17. Криксунов Л.З. Справочник по основам инфракрасной техники. -М.: Сов. Радио, 1978. 400 с.

18. Киренков И.И. Метрологические основы оптической пирометрии. М.: Издательство стандартов, 1976. 176 с.

19. ГОСТ 8335-81. Пирометры визуальные с с исчезающей нитью. Общие технические условия.

20. Пирометр "ПРОМИНЬ" (800 . 5 000°С) Каталог оборудования вирмы "Внир". 2007

21. ГОСТ 28243-89 Пирометры. Общие технические требования. Москва, ГК СССР по стандартам.

22. ГОСТ 8.130-74 Пирометры визуальные с исчезающей нитью общепромышленные. Методы и средства поверки.

23. ГОСТ 14008-82 Лампы температурные образцовые. Типы и основные параметры. Общие технические требования.

24. Жуков Л.Ф., Богдан А.В. Исследование и разработка методов многоцветовой оптической термометрии/ Инженерно-физический журнал. Т.75., №5.-2002.-с. 165-169.

25. Сафьянников Н.М., Шкульков А.В. Способ измерения температуры расплава и устройство для его осуществления / Патент Российской Федерации №2150091 кл. О 0115/00. Опубл. 27.05.2000, Бюл№15.

26. Лисиенко В.Г. и др. Способ бесконтактного измерения температуры отражающей поверхности металла Патент Российской Федерации №2107268 кл О 01) 5/00. Опубл. 20.03.98. Бюл. №8.

27. Гущин С.Н. и др. Измерение температуры поверхности стекломассы в ванных печах. Стекло и керамика, 1985, N 11, с. 15 -17.

28. Васильев Л.А. Теневые методы. М.: Наука, 1968. 400 с.

29. Абруков B.C., Мальцев В.М. Новые возможности применения метода интерферометрии для исследования процессов зажигания и горения конденсированных систем.-Химическая физика, 1983, N 5, с.675-682.

30. Кузьмин В.П., Челпанов В.И., Родионов О.Ф., Абрамов В.И., Торицин С.Б., Орловский М.Я., Гозман Я.Ю., Камышев Г.А. Вклад Новгородского НИИ "Растр" в разработку систем и аппаратуры промышленного телевидения // Проблемы информатизации. -1998. №2. С.ЗЗ-40,

31. Челпанов В.И., Торицин С.Б. Аппаратура промышленного телевидения для топливно-энергетического комплекса // Нефтепромысловый инжиниринг.- 2004. №4. С. 20-27.

32. Кузьмин В.П., Челпанов В.И., Торицин С.Б., Абрамов В.И., Камышев Г.А. Промышленное телевидение // Петербургский журнал электроники,- 2005. № 3. С. 13-30.

33. Торицин С.Б. Термостойкие телевизионные системы для предприятий стекольной промышленности// Стекло Мира, -2005. №6. С. 4749.

34. Кузьмин В.П., Челпанов В.И., Родионов О.Ф., Торицин С.Б., Смолина Е.В., Морозов В.Н., Камышев Г.А. Промышленные телевизионные системы специального назначения. ./ Научно-техн. конф. "Современное телевидение": Труды. Москва. 2002 - С.35-36.

35. Торицин С.Б., Челпанов В.И. Телевизионная аппаратура для наблюдения за технологическими процессами в металлургии// Междунар. научно-практическая конф. "Рациональное использование природного газа в металлургии". Материалы.- Москва: 2003.- С.45-48.

36. Карачинов В.А., Ильин С.В., Торицин С.Б., Карачинов Д.В. Система "Пиротел" в высокотемпературной технологии получения монокристаллов карбида кремния // 12-я Научно-техн.конф. "Современное телевидение": Труды. Москва. 2004. - С.52-53.

37. Тепловизионная пирометрическая система / Ю.Ч. Гайдукевич, Н.И. Домаренок, А.П. Достанко, В.М. Марченко / Электронная промышленность. 1987, №3, С. 59-62.

38. Высокотемпературный термовизор на базе промышленной ПЗС-видеокамеры А.В. Сюсин, B.JI. Лапшин.Тезисы докладов "Неразрушающий контроль и диагностика", 15 Российская научно-техническая конференция, Москва, 1999г.

39. Патент 2247338 РФ. МПК ООП 5/00. Способ измерения яркостной. температуры объекта / Торицин С.Б., Карачинов В.А. // Б.И.- 2005 №6.

40. Карачинов В.А., Ильин С.В., Торицин С.Б., Карачинов Д.В. Зондовые методы телевизионной пирометрии нагретых газовых потоков.// Научно-техн. конф. "Современное телевидение": Труды. Москва. 2005. -С.68-69.

41. Селезнев Б.И., Карачинов Д.В., Карачинов В.А., Торицин С.Б. Метод регулярных оптических меток в пирометрии нагретых газовых потоков // Оптический журнал.- 2006, Т73. №5 С.69 - 70.

42. Кузнецов А.В., Старченко А.Н., Торицин С.Б. О возможности регистрации баллистических объектов тепловизионной камерой на пировидиконе./ Научно-техн. конф. "Современное телевидение": Труды. -Москва. 2006 С.47-49.

43. Патент 2287785 РФ. МПК G01J 5/52. Устройство дистанционного бесконтактного пирометрического определения яркостной температуры/ Безрядин Н.Н., Бутусов И.И., Зон Б. А., Линник В.Д., Наскидашвили В.И. // Б.И.- 2006 №32

44. Гордов А.Н. Измерения температур газовых потоков. -М.: Машгиз, 1962.-284 с.

45. Пеннер С.С. Количественная молекулярная спектроскопия и излучательная способность газов. -М,: ИЛ, 1963.

46. Гейдон А.Г., Вольфгарт Х.Г. Пламя, его структура, излучение и температура.-М.: Металлургиздат, 1959.- 333 с.

47. Дьяченко Н.Х., Батурин С.А., Ложкин В.Н. Метод высокотемпературной пирометрии пламени в дизеле.- JL, НИИИНФОРМТЯЖМАШ, 4-77-14,1977.

48. Кадышевич А.Е. Измерение температуры пламени: Физические основы и методы.-М.: Металлургиздат, 1961.- 218 с.

49. Термодинамические и теплофизические свойства продуктов сгорания. Алемасов В.Е. и др., М.: ВИНИТИ, 1973.

50. Гарколь Д.А., Гуляев П.Ю., Евстигнеев В.В., Мухачев А.Б. Новая методика высокоскоростной яркостной пирометрии для исследования процессов СВС // Физика горения и взрыва,-1994.- 30, N 1.-С. 72-77

51. Таиров Ю.М., Цветков В.Ф. Полупроводниковые соединения AIVB,V. В кн.: Справочник по электротехническим материалам / Под ред. Корицкого Ю.В.,Пасынкова В.В.,Тареева Б.М. Л.:Энергоатомиздат, 1988. С.446-472.

52. Карачинов В.А. Способ эрозионного копирования карбидокремниевых структур // Патент России. №2189664. 2002.

53. Карачинов В.А., Карачинов Д.В., Торицин С.Б. Зондовые методы телевизионной пирометрии нагретых газовых потоков. НовГУ им.Ярослава Мудрого. Великий Новгород, 2006. -108 с.

54. Карачинов В.А., Ильин С.В., Торицин С.Б. Лазерно-телевизионная система исследования конвективных потоков// Вестник Новгородского государственного университета. Серия "Технические науки". 2003. №23. С. 86-91.

55. Кузьмин В.П. Челпанов В.И., Торицин С.Б., Камышев Г.А., Абрамов В.И. Современное состояние разработок аппаратуры промышленного телевидения./ Научно-техн. конф. "Современное телевидение": Труды. Москва. 2005 - С.59-61.

56. Челпанов В.И., Торицин С.Б. Вопросы разработки взрывобезопасных телевизионных камер и систем для промышленности./ Научно-техн. конф. "Современное телевидение": Труды. Москва. 2003 -С.44-46

57. Рыфтин Я.А. Телевизионная система. Теория М.: Советское радио, 1967. - 271

58. Кузьмин В.П., Челпанов В.И., Родионов О.Ф., Камышев Г.А., Антонов В.Е., Смелков В.М., Смоляков Ю.А. Телевизионная система для наблюдения за горячим прокатом// Производство проката. 2000 - № 4. с.36-38.

59. Смелков В.М. К возможности повышения качества изображения в телевизионной системе наблюдения за горячим прокатом / Труды 13-й Всероссийской научно-технической конференции «Современное телевидение», Москва 2005.-С.63-66.

60. Горение и течение в агрегатах энергоустановок./Под ред.В.Е.Алемасова М.: Янус, 1997.- 304 с.

61. Блох А.Г. Тепловое излучение в котельных установках,- М.: Энергия, 1967.- 326с.

62. Блох А.Г. Теплообмен в топках паровых котлов.- Л.: Энергоиздат, 1984.- 240с.

63. Авторское свидетельство СССР №1069188 кл. Н 04 N 5/228. Устройство стабилизации тока пучка передающей телевизионной трубки. / Торицин С.Б., Гуричев С.А., Максимов Л.В. // Бюл. №29

64. Смелков В.М. О возможности повышения качества изображения в телевизионной системе наблюдения за горячим прокатом // Производство проката. -2005. №10. -с.20-23.

65. Смелков В.М. Оценка времени восстановления телевизионной камеры на ПЗС-матрице после воздействия световой перегрузки // Специальная техника. -2004. -№1. -с.38-40.

66. ГОСТ 17433-80 Сжатый воздух. Классы загрязнённости.

67. Справочник конструктора оптико-механических приборов/ Под ред. М.Я. Кругера, В.А. Панова. Ленинград: "Машиностроение", 1967.

68. Г. Шредер, Х.Трайбер. Техническая оптика. М: Техносфера, 2006 -424 с.

69. Волосов Д.С. Фотографическая оптика: (Теория, основы проектирования, оптич. Характеристики). Учеб-пособие для киновузов. 2-е изд. - М.:Искусство, 1978. - 543 с.

70. М.Я. Кругер и др. Справочник конструктора оптико-механических приборов. 2-е изд. - Ленинград: Машиностроение. 1967. - 760 с.

71. Новик Ф.С., Ногин П.А. Киносъёмочная оптика. М.: "Искусство", 1968, 408 с; ил.

72. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. -М.'Наука, 1973.

73. Смелков В.М. Метод минимизации искажений телевизионной камеры при работе в условиях световой перегрузки // Специальная техника. -2001.-№5.-с. 20-22.

74. Смелков В.М. Новый метод телевизионного контроля горячего проката // Системы и средства связи, телевидения и радиовещания. -2005. №1-2. -с.33-36.

75. Приборы с зарядовой связью./ Под ред. М. Хоувза и Д. Моргана: Пер. с англ. М.: Энергоиздат, 1981. - 376 е., ил.

76. Полупроводниковые формирователи сигналов изображения. Под редакцией П. Иесперса, Ф. Ван де Виле и М Уайта, М.: Издательство "Мир", 1979.-573 с:, ил.

77. Вишневский Г.И, Выдревич М.Г., Косов В.Г., Четвергов М.В. Фоточувствительные приборы с зарядовой связью(ПЗС) для систем дистанционного зондирования земли.// Научно-техн. конф. "Современное телевидение": Труды. Москва. 2006. - С.32-33.

78. Телевизионные камеры. Системы видеонаблюдения // Каталог ЗАО "ЭВС", 2007. 77с.

79. К. Секен, М. Томпсет. Приборы с переносом заряда. М.: Издательство "Мир", 1978,327 с; ил.

80. П.А. Богомолов, В.И. Сидоров, М.Ф. Усольцев. Приёмные устройства ИК-систем. М.: Радио и связь, 1987. - 208 с.:ил.

81. Дульнев Г.Н. Тепло- и массообмен в радиоэлектронной аппаратуре. М.:Высшая школа, 1984.247с.

82. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнические эксперимент. Справочник./Под ред.В.А.Григорьева, В.Н.Зорина.- 2-е изд.,перераб.- М.: Энергоатомиздат, 1988. 560с.

83. Самарский А.А., Вабищевич П.Н. Вычислительная теплопередача. -М.: Едиториал УРСС, 2003. 784 с. - ISBN 5-354-00234-6.

84. Дульнев Г.Н., Парфенов В.Г., Сигалов А.В. Методы расчета теплового режима приборов. М.: Радио и связь. 1990. - 312 с.

85. Преображениский В.П. Теплотехнические измерения и приборы. М.: Энергия, 1978. 704с.

86. Лисиенко В.Г. и др. Математическое моделирование теплообмена в печах и агрегатах. Киев: Наукова думка, 1984, с. 230.

87. Лисиенко В.Г. Интенсификация теплообмена в пламенных печах. -М.: Металлургия, 1979, с. 244.

88. Невский А.С. Лучистый теплообмен в печах и топках. М.: Металлургия, 1971, с. 440.

89. С.Б. Гуревич. Теория и расчёт невещательных систем телевидения "Энергия", Л., 1970:236с.

90. Рыфтин Я. А. Телевизионная система. Теория М.: Советское радио, 1967.-271

91. Оксман А.К. Передача телевизионных сигналов по коаксиальным кабелям. 2-е изд., доп. и перераб. М.: Связь, 1978.- 280с.,ил.

92. Д.С. Лебедев, И.И. Цуккерман. Телевидение и теория информации. М.-Л.: "Энергия", 1964. - 219 е.: ил.

93. Методы передачи изображений. Сокращение избыточности/ У.К. Прэтт, Д.Д. Сакрисон, Х.Г.Д. Мусманн и др. Под ред. У.К. Прэтта: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1983. - 264с., ил.

94. Красильников Н.Н. Теория передачи и восприятия изображений. Теория передачи изображений и её приложения. М.: Радио и связь, 1986. -248с., ил.

95. Лопатин В.Н., Сычев А.В., Леонтьев Л.И., Жучков В.И. Оборудование для инжекционных технологий в металлургии. // Тр. седьмого конгресса сталеплавильщиков. Магнитогорск; М., 2003. С. 98-102.

96. Лопатин В.Н., Сычев А.В., Леонтьев Л.И., Жучков В.И., Виноградов С.В. Оборудование для инжекционной технологии в металлургии // Журнал «Сталь», № 4. 2004. С. 23-25.

97. Лопатин В.Н., Леонтьев Л.И., Сычёв А.В., Жучков В.И., Кузнецов Ю.М., Виноградов С.В. Разработка конструкций инжекционных установок и их применение в металлургии // Сборник трудов конференции г. Екатеринбург: УрО РАН, 2005, с.234-240.

98. Продукция "ФТИ Оптроник", 2007 г.101. 1/3-inch CCD Image Sensor ICX409AL for CCIR B/W Video Cameras. Sony. Datasheet 2007, cl7.

99. Андреева Е.В., Корнышев Н.П., Максимов В.А., Торицин С.Б. Комплекс телевизионных средств для систем технического зрения // Приборы и техника эксперимента. 1991. №5,.с.207.

100. Коркунов Ю. Ф. Н.П.Корнышев Измерение геометрических параметров объектов при воздействии шума // Техника средств связи. Техника телевидения. 1990. Вып. 3, с.76-80.

101. ГОСТ 7427-76 Геометрическая оптика. Термины, определения и буквенные обозначения.

102. ГОСТ 7601-78 Физическая оптика. Термины, буквенные обозначения и определения основных величин.

103. ГОСТ 26148-84 Фотометрия. Термины и определения.

104. Ландсберг Г.С. Оптика. Учеб. Пособие: Для вузов. 6-е изд., стереот. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. - 848 с. - ISBN 5- 9221-0314-8.

105. Г.А. Можаров. Основы геометрической оптики: Учеб. пособие. -М: Университетская книга, Логос, 2006. 280 е.: ил.

106. Михалков К.В. Основы телевизионной автоматики. -Ленинградское отделение "Энергия". 1967.284 с.

107. Сакин И.Л. Инженерная оптика. Л., "Машиностроение" (Ленингр. отд-ие). 1976.288 с.

108. Оптические приборы в машиностроении. Справочник. М., "Машиностроение", 1974 г, 238 с. Ил.

109. Грязин Г.Н. Оптико-элктронные системы для обзора пространства: Системы телевидения. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ие, 1988, 224 с; ил.

110. Diagonal 11mm (Type 2/3) CCD Image Sensor ICX423AL for CCIR B/W Video Cameras. Sony. Datasheet 2007, cl7.

111. Diagonal 8mm (Type 1/2) CCD Image Sensor ICX429ALB for CCIR B/W Video Cameras. Sony. Datasheet 2007, c20.

112. Diagonal 8mm (Type 1/2) Progressive Scan CCD Solid-state Image Sensor ICX415AL with Square Pixel for CCIR B/W Cameras. Sony. Datasheet 2007, c30.116. 1/3-inch CCD Image Sensor ICX259AL for CCIR B/W Video Cameras. Sony. Datasheet 2007, cl7.

113. Diagonal 4.5mm (Type 1/4) CCD Image Sensor ICX279AL for CCIR B/W Video Cameras. Sony. Datasheet 2007. cl8.

114. Diagonal 4.5mm (Type 1/4) Progressive Scan CCD Solid-state Image Sensor ICX229AL with Square Pixel for CCIR B/W Cameras. Sony. Datasheet 2007, cl8.

115. Хромов Л.И., Лебедев H.B., Цыцулин A.K., Куликов А.Н. Твердотельное телевидение. М.: «Радио и связь», 1986.

116. Бегунов Б.Н., Заказнов Н.П. Теория оптических систем. М., "Машиностроение", 1973.- 488 с.

117. Рожков К.Ю. Снижение влияния структурного шума в изображениях при распознавании рукописных цифр // Научно-техн. конф.

118. Современные телевизионные технологии. Состояние и направления развития».Труды.- Москва: МНИТИ, 2004. С.54-56.

119. Давыдов А.Е., Гуляев С.Н., Абруков B.C., Сайкин А.С. Оптическая голография и ее применение. Учебное пособие/ Чуваш, ун-т, Чебоксары,1985.-89 с.

120. Порев В.А. Телевизионный пирометр // Приборы и техника эксперимента, 2002, №1, с. 150.

121. Порев В. А. Телевизионная пирометрия Техническая // Диагностика и Неразрушающий Контроль", 2002, №4, с.36-39.

122. Киорринг Г.М. Светотехнические расчёты в установках искусственного освещения. Д., "Энергия", 1973. - 200 с.

123. Гуторов М.М. Основы светотехники и источники света: Учеб пособие для вузов. 2-е изд., доп. И перераб. - М.: Энергоатомиздат, 1983. -384 с.

124. Трембач В.В. Световые приборы: Учеб. Для вузов по спец. "Светотехника и источники света". 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк. 1990.-463 с.

125. Справочная книга по светотехнике / Под ред. Ю.Б. Айзенберга. -2-е изд., перераб. И доп. М: Энергоатомиздат, 1995. - 528 с.

126. Гейхман И.Л., Волков В.Г. Основы улучшения видимости в сложных условиях. М.: ООО "Недра-Бизнесцентр", 1999, - 286 е.: ил.

127. Гущин Г.П. Методы, приборы и результаты измерения спектральной прозрачности атмосферы. Д.: Гидрометеоиздат. 1988.196с.

128. Смелков В.М. Экспресс-расчёт дальности наблюдения телевизионной системы // Специальная техника. 2004. -№5. -с. 19-22.

129. М.Г. Князев, А.В. Бондаренко, И.В. Докучаев. Расчёт пороговых значений потока излучения и освещённости для ПЗС матриц Kodak KAI-1003М, Kodak KAI-1020 b Philips FTF3020M/ CCTV Focus №4(22) июль-август 2006. С. 24-31.

130. Зигель Р., Хауэлл Дж. Теплообмен излучением .-М.:Мир, 1975.

131. Тимофеев Б.С. Видеокамеры для систем видеонаблюдения. Учебн. пособие. СПб. Изд. Фирмы "Ультра Стар", 1999 г. 35 с. Ил.

132. Тепловизор (термовизор) для измерения высоких температур "Тандем VS249". Научно-производственное предприятие "ТЕРМОТЕХ". Каталог. 2007г.

133. Тимофеев Б.С. Видеонаблюдение: теория и практика. Учебное пособие. СПб. Изд. Фирмы "Ультра Стар", 2002 г. 234 с. Ил.

134. Тимофеев Б.С. Системы видеозаписи. Учебн. пособие. СПб. Изд. Фирмы "Ультра Стар", 1999 г. 27 с. Ил.

135. Карачинов В.А., Торицин С.Б., Карачинов Д.В. Малогабаритные эталонные источники яркостной температуры для телевизионного пирометра.// Научно-техн. конф. "Современное телевидение": Труды. -Москва. 2007. С.56-58.

136. Селезнев Б.И., Карачинов Д.В.,.Джеренов И.Г. Анализ погрешностей при измерении температур нагретых газовых потоков методомрегулярных оптических меток.// Научно-техн. конф. "Современное телевидение": Труды. Москва. 2006. - С.39-40.

137. Селезнев Б.И., Карачинов Д.В., Торицин К.С. Термомеханические характеристики пирометрических зондов на основе карбида кремния.// Научно-техн. конф. "Современное телевидение": Труды. Москва. 2006. -С.37-38.

138. Зейдель А.Н. Погрешности измерений физических величин.- Л.: Наука, 1985.-112 с.

139. Plank М. Ann. Phus. 1901.4. №3, s. 553-563.

140. Карачинов В.А., Торицин С.Б., Карачинов Д.В. Эффект самосопряженной перфорации аморфных слоев карбида кремния // ЖТФ.-2004. Т.74. Вып. 12.- С.96-97.

141. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике, Пер.с англ. М.: Мир, 1975

142. Карачинов Д.В. Анализ теплового режима многоэлементного пирометрического зонда на основе карбида кремния // Вестник НовГУ им.Я.Мудрого. Сер. Естеств. и техн. науки. 2005, №34 С.122 .

143. Yeaple F. Laser Set hot pyrometer corrects for emissivity. Desidn news/12-285/89, 1985, Vol/41,No.23, p.94-95.

144. Babelot J.-F.Microsecond and sub-microsecond multi-wavelenght pyrometry for pulsed heating technique diagnostics. Temperature, Vol .5, 1982, p.439-446/

145. Госьков П.И, Гуляев П.Ю, Цибиров А.М, Коротких В.М. Комплекс технических средств для исследования высокотемпературной плазмы // Приборы и техника эксперимента. 1990. №5.

146. ELCUT. Научно-производственный кооператив «Тор». СПб. 2004.