【摘 要】
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露点温度表征着空气中的水汽绝对含量,是一种重要的气象要素。本文从光学和图像两个方面融合检测露点温度并无线传输数据至移动端,设计研发了一种露点测量仪。露点仪基于冷镜式原理,结合光学和图像处理的方法对露点进行识别。首先通过光电传感器接收镜面反射激光,得到反射光强与程序设定光强阈值对比,控制温度升降,循环控制测得光学露点温度Tr。接着通过摄像头采集镜面图像,计算图像信息熵并与设定阈值对比,启动PID控制
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露点温度表征着空气中的水汽绝对含量,是一种重要的气象要素。本文从光学和图像两个方面融合检测露点温度并无线传输数据至移动端,设计研发了一种露点测量仪。露点仪基于冷镜式原理,结合光学和图像处理的方法对露点进行识别。首先通过光电传感器接收镜面反射激光,得到反射光强与程序设定光强阈值对比,控制温度升降,循环控制测得光学露点温度Tr。接着通过摄像头采集镜面图像,计算图像信息熵并与设定阈值对比,启动PID控制温度升降,循环控制测得视频露点温度Ts。最终将上述测得两个露点温度进行数据融合后得到精确露点温度。本文设计了测温模块、制冷模块、主控模块、视频采集模块、光学模块、LCD显示模块等硬件;利用待测气体箱体、散热装置、气体管道、制冷片、激光半导体、光电传感器、摄像头等装置及器件,通过STM32微控制器及其编程对各个模块进行协调控制;完成了串口收发程序、PWM输出程序、A/D转换程序、图像采集程序、上位机程序、WIFI程序的软件设计。本文提出了一种新型的露点仪温度控制方法,通过图像识别以及光学检测融合控制即两个动态PID实时控制镜面温度,加入自适应算法对动态PID参数进行自整定,使得系统快速响应温度变化,实时改变光信号电压以及图像熵,提升了露点仪的测量精度及响应速度。经反复调试验证,本系统的温度检测精度为±0.04℃,露点检测精度为±0.25℃,最低制冷温度可达-50℃,满足露点检测的要求,可用于气象等领域测量使用。
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