温度控制在 LF 炉精炼过程中具有重要地位, 它是控制钢水成分质量、连铸质量及稳定工艺的关键。研发了一种非接触式的钢水温度监测系统, 该系统通过双光路近红外面阵 CCD 探测器实时获取 LF 炉内钢水高清热像, 再利用计算机对该图像信息进行技术处理,从而准确地识别出钢水, 并根据测温模型计算出实时的温度数据。该测温系统还可作为工业电视使用, 便于炼钢工人及时了解炉内状况。不同于以往的接触式测温方法, 新系统可以在不影响钢水冶炼进度的情形下完成对LF炉内钢水温度的实时监测, 操作便捷、安全, 是一项十分值得推广的技术, 对其它测温应用领域也具有一定的指导作用。

针对光电跟踪系统稳定精度测试需求, 提出一种稳定精度动态测试方法。该方法基于光学自准直原理, 采用面阵CCD探测器, 结合图像求取质心算法, 实现被测系统的动态测试, 通过该装置获得了稳定精度测试结果。结果表明: 测试50 μrad级两轴两框架系统动态稳定精度, 通过该测试方法测出其稳定精度最大为48 μrad。

结合微型光谱仪体积小、测量速度快的特点和双光路光谱仪的光束结构，基于双芯光纤和面阵探测器Czerny-Turner光学结构设计并研制成功一种微型双光束光谱检测系统——一双光束微型光谱仪.系统中第一根双芯光纤将光源光强均分成两路，一路作为参考光路，另一路作为检测样品的样品光路.参考光和被测样品光通过第二根双芯光纤传输并同时照明微型光谱仪的入射狭缝，两个纤芯沿狭缝长度(非色散)方向排列.为保证两路光的成像光谱不会发生重叠和串扰，在交叉对称Czerny-Turner光学结构中加入消像散柱面镜元件，运用光学设计软件对光谱仪系统进行了优化设计.光线追迹结果显示，双芯光纤传输参考光路与被测样品光路光束的成像光谱可以在300～800 nm范围内分离.依据设计结果加工并装调成功双光束微型光谱仪系统实验样机，实现了参考光谱和被测样品光谱在光谱仪上的同时显示与测量.实验表明，所设计的双光束光谱仪不仅具有双光路的光束结构，而且充分利用微型光纤光谱仪接口及配置灵活的特点，实现了真正意义上具有双光束光路结构的微型光谱仪系统.