应用研究
事费与度人
图像比色法检测锅炉水磷酸根浓度的实验研究
沈继忧胡晓非
(东北电力大学吉林132012)
摘要根据磷酸根量色溶液中有色物质顺色深浅与其浓度成正比的原理,提出了通过象集样液的彩色数字图像,利用LabVIEW对图像进行处理分析、顺色特征提取，从而对溶液中磷酸根浓度进行定量分新的检测方法。实验结果表明，此方法线性好,灵敏度高，用于锅炉水磷酸根浓度检测具有可行性
关键调：图像比色法锅炉水磷酸根LabVIEW图像处理分析
中图分类号：0657.3 1引言
文献标识码：A
文章编号:1007-9416(2013)11-0064-01
对当前国内外磷酸根检测方法进行研究的基础上，综合物理光学和
锅炉水质的优良状况直接关系到锅炉能否安全，可靠、稳定地运行。如果锅炉水质不良，锅炉受热面容易形成水垢，降低锅炉的导热能力，造成燃料资源的极大浪费，甚至影银炉的安全运行。为了防止锅炉中产生水垢，需要在给水中添加磷酸盐，使得随给水进入锅炉内的钙离子生成水渣，在锯炉排污过程中排出。另一方面，锅炉水中磷酸根浓度过高时，磷酸根易与镁离子结合生成磷酸镁，钻附在管道上形成二次水垢，磷酸根浓度过低时起不到阻止水垢形成的作用，因此必须对锅炉水磷酸根浓度进行严格控制，保证磷酸盐加人量满足生产需要
本文从磷钒钼黄法2出发，根据现阶段计算机技术的发展特点，提出一种以机器视觉去模拟人工视觉从面检测锅炉水磷酸根浓度的方法，通过CCD摄像头采集碳酸根显色溶液的彩色图像，然后选择NI公司所开发的LabVIEW程序和视觉开发模块IMAQVi-sion作为软件开发环境，从所采集的彩色数字图像中提取颜色特征
量作为检测锅炉水碳酸根浓度的依据。 2磷酸根浓度检测系统的组成
检测系统由硬件和软件部分组成。为了便于实验研究，本文在
光学暗室
光辉
比色m
CCD摄像头
图1实验装置示意图
原始数器贴黑果示
拟合由线原始据量
220
洗系款教合曲执方程
1e
25
101520 盗脱相汽度
215, 017273-2, 1181230
图2线性拟合程序前面板
色度学相关理论4，并利用快速发展的计算机的硬件技术，选用LED 面光源，CCD摄像头、光学暗室，计算机组成了硬件系统。它具有结构简单、抗干扰性强、测量精度高、运行稳定等优点，实验装置示意图如图1所示，
整个检测系统主要的工作过程为：LED面光源发出的光透过比色皿中的被测溶液，由CCD摄像头接收，摄像头输出与磷酸根浓度相关的图像信息，并且直接送给主控计算机。软件部分程序对图像
信息进行处理分析，从而得到相应的碳酸根浓度。 3图像采集处理
配置11组标准磷酸根溶液，其浓度分别为0mg/L，3mg/L， 6mg/L,9mg/L,12mg/L,15mg/L,18mg/L,21mg/L,24mg/L, 27mg/L，30mg/L，均加人5mL显色剂，静置显色5min，依次加人到比色血中。依次采集11组磷酸根显色溶液的图像保存到计算机，以备使用。
图像在获取和传输过程会受到不同程度的噪声干扰，例如A/D 转换过程中的量化噪声，传输过程中的随机误差等。噪声会使图像的质量恶化、图像趋模糊，特征淹没，给图像的进一步分析带来困难。因此在进行图像分析之前，需要对图像进行滤波去噪处理。本文的重点是从获取的彩色数字图像中直接提取颜色特征量，需要尽可能的恢
复出真实的图像，采用失量中值滤波基本可以满足去噪要求。 4实验结果分析
在LABVIEW平台上对采集的11组磷酸根显色溶液图像进行分析处理，利用最小二乘法进行线性拟合，可以得到图像颜色特征量1与对应磷酸根浓度C之间的关系表达式为：I=215.017273-2.110121C， 2为线性拟合程序前面板
由图2可以看出，磷酸根显色溶波的浓度C和图像颜色特征量 1呈良好的线性关系，判定系数R2为0.994563。因此若测定出未知浓度碳酸根显色溶液图像的颠色特征量I，根据拟合曲线方程，就可以
计算出相应磷酸根的浓度。 5结语
本论文实验研究表明采用图像比色法检测锅炉水磷酸根浓度具有可行性，若能够进一步对实验硬件装置进行优化，例如提高 LED面光源发光面亮度的均勾度，进一步减弱外界杂散光的干扰，则可以提高磷酸根显色溶波浓度和图像颜色特征量的线性相关度，
从面提高测量结果的准确度。参考文献
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