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在现代金属热处理技术中,温度及其分布作为生产工艺中重要的因素影响着产品的性能,因此如何测量高温温度场变的尤为重要。目前,传统的接触式高温测量方法存在测温效率低,难以实现温度场分布的测量等问题。红外热成像设备虽然可以得到宽温度场分布,但其不适合高温测量,且结构复杂、价钱昂贵。基于近红外CCD的高温温度场测量方法是一种在传统辐射测温技术基础上结合了现代数字图像处理技术的非接触式的测温方法,其具有结构简单、精度较高、低成本的特点,并且对高温目标的温度场能够进行准确的测量。本设计针对激光热处理温度场温度变化快和温度范围宽的实际具体需求进行了基于近红外CCD的高温温度场测量系统设计,对辐射温度和图像灰度映射关系曲线进行标定。首先,针对温度变化快的特点,提出了快速变化温度场的自适应曝光控制算法,通过快速调整曝光时间以切换到合适的温度测量段,实现了对快速变化温度场的测量。针对温度范围宽的特点,提出了宽温度场的分段测量方法,采用快速变化温度场的自适应曝光控制算法得到最小曝光时间,从小到大依次将多个曝光时间下的窄温度场合成宽温度场。其次,对辐射温度和图像灰度映射关系的标定过程和测量过程进行了误差分析,提出了校正方法。特别是针对提高测温精度的问题,建立了CCD像元非均匀性校正模型、距离误差灰度校正模型和改进了快速双边滤波去噪法。最后,完成了测温系统软件设计,实现了红外图像处理和伪彩色、三维图像显示等。通过对T10钢表面激光热处理温度场进行测量测试,验证了系统的可行性。对标定结果反演得到测温范围为800-1480℃(光谱发射率为1),测温绝对误差小于0.66%的良好结果。表明该方法是一种低成本、高稳定性、较高精度、简单有效的测温方法,可为工业生产中高温测量提供一种切实可行的解决方案。