CN115575382B - 一种提升火花直读光谱仪检测稳定性的火焰捕捉装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提升火花直读光谱仪检测稳定性的火焰捕捉装置，包括激发台，激发台的工作台上开设有激发孔，激发台内连接有钨针，钨针位于激发孔的正下方，钨针低于激发台的工作台，还包括，第一照度仪、第二照度仪和第三照度仪，它们分别用于采集不同位置处电火花火焰的亮度；第一ICCD相机、第二ICCD相机和第三ICCD相机，它们分别用于采集不同位置处电火花火焰的图像；ARM处理器，用于精准控制钨针电火花的电压脉冲、CCD光强值采集、3个ICCD相机图像采集以及3个照度仪光强度采集，ARM处理器与激发台相电控连接，同时ARM处理器与3个照度仪和3个ICCD相机相电控连接。本发明能提高检测的稳定性以及精确性。
Description
技术领域
本发明属光谱分析技术领域，尤其涉及一种提升火花直读光谱仪检测稳定性的火焰捕捉装置。
背景技术
对金属材料的分析方法中，原子发射光谱分析法是最方便快速的分析方法，基于原子发射光谱技术的火花直读光谱仪器成为了材料分析领域最常用的仪器。光电直读光谱仪是通过光电转换器件（PMT或者CCD）来接收处于激发态的原子发出的特征波长来对物质的成分进行一个定性和定量的分析。
目前，国内生产的直读光谱仪和国外产品相比无论是精准度还是稳定性上或多或少的存在一些差距，而国内在高端装备制造、航空航天产业、核工业等领域，对金属材料的测试精度和稳定性的要求越来越高。
火花直读光谱仪是使用电火花的高温去将金属表面各原子瞬间气化并激发，电火花的火焰在激发过程中是忽大忽小的，对检测的稳定造成了很大的困扰。目前围绕稳定电火花的火焰做了非常多的工作。首先是通过改进光源的稳定性，例如，一种全数字能量可调的火花光源（专利号：ZL201010118150.4），该火花光源包括激发控制系统、火花能量可调的电源电路、高压引燃电路、氩气控制电路以及控制系统和USB接口控制电路。计算机通过控制软件，经USB接口传输到接口电路，接口电路与激发控制电路相连，由激发控制系统发出控制脉冲，控制火花电源电路的电压高低，从而控制火花放电的能量大小，激发时先由高压引燃电路将分析间隙电离，再通过火花电源电路进行火花放电；激发时激发控制系统同时控制氩气的通断；激发时采集的信号由USB接口传输到计算机，通过上述的方式进行改进，可以实现对火花的可调。也有厂家通过控制氩气气流的方向、压力去稳定电火花的火焰。还有是通过改变激发台的结构，控制激发的钨针尖端到激发台极板的距离去稳定火焰。还有的则是通过改变取光的位置、增加激发时间使得CCD多次采集做数据加和来将火焰变化对数据稳定性的影响降到最低。
但是实际测试过程中，太多的因素会影响测试的稳定性，首先氩气的纯度会影响测试的稳定性，氩气中的氧气或者水会对紫外区的光谱产生很大的吸收，导致紫外区发光的C、P、S等元素测试不准。氩气流量和压力也影响数据的稳定性，若冲击能力过低，不足以将试样激发过程中产生的气体和形成的化合物冲掉，会导致污物在电极周围聚集，抑制试样的继续激发，使电火花火焰不稳定；若冲击能力过大，易使火花产生跳动，同样造成放电不稳定，影响检测结果同时造成氩气的浪费。电极和极板间的间距同样会影响数据的稳定性，过大则导致难激发，激发产生的电火花尖锐且不稳定，过小易激发，但电极容易和样品间易形成凝聚物，导致放电的电火花的不稳定。聚光用的透镜表面如果污染了，那么光电器件收集到的光强就变小了，同样影响测试的稳定性。此外，环境的温度湿度均对放电的电火花火焰的稳定性有着或多或少的影响。
数据采集方面，目前最常用的方法就是对CCD或者PMT收集的信号做积分处理然后上传到上位机，并没有对采集做同频或者精确控制的处理，由于激发在样品上的电压信号是一个脉冲的方波，在电压方波信号不同时序处采集的光强信号也可能存在不稳定的现象。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种提升火花直读光谱仪检测稳定性的火焰捕捉装置。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案 ：
一种提升火花直读光谱仪检测稳定性的火焰捕捉装置，包括激发台，所述激发台的工作台上开设有激发孔，所述激发台内连接有钨针，所述钨针位于激发孔的正下方，同时所述钨针低于激发台的工作台，还包括，
第一照度仪，用于左侧面电火花火焰的亮度采集，所述第一照度仪连接在激发台内，所述第一照度仪位于钨针的左侧面，同时第一照度仪上连接有用于对准钨针左侧面的照度仪探头；
第二照度仪，用于正前面电火花火焰的亮度采集，所述第二照度仪连接在激发台内，所述第二照度仪位于钨针的正前面，同时第二照度仪上连接有用于对准钨针正前面的照度仪探头；
第三照度仪，用于右侧面电火花火焰的亮度采集，所述第三照度仪连接在激发台内，所述第三照度仪位于钨针的右侧面，同时第三照度仪上连接有用于对准钨针右侧面的照度仪探头；
第一ICCD相机，用于左侧面电火花火焰的图像采集，所述第一ICCD相机连接在激发台内，所述第一ICCD相机位于钨针的左侧面，同时所述第一ICCD相机上连接有用于对准钨针左侧面的相机摄像头；
第二ICCD相机，用于正前面电火花火焰的图像采集，所述第二ICCD相机连接在激发台内，所述第二ICCD相机位于钨针的正前面，同时所述第二ICCD相机上连接有用于对准钨针正前面的相机摄像头；
第三ICCD相机，用于右侧面电火花火焰的图像采集，所述第三ICCD相机连接在激发台内，所述第三ICCD相机位于钨针的右侧面，同时所述第三ICCD相机上连接有用于对准钨针右侧面的相机摄像头；
ARM处理器，用于精准控制钨针电火花的电压脉冲、CCD光强值采集、3个ICCD相机图像采集以及3个照度仪光强度采集，所述ARM处理器与激发台相电控连接，同时ARM处理器与3个照度仪和3个ICCD相机相电控连接。
优选地，所述的一种提升火花直读光谱仪检测稳定性的火焰捕捉装置，所述激发台上开设有3个用于安装于照度仪探头水平开孔，所述激发台上开设有3个用于安装相机摄像头的倾斜开孔。
优选地，所述的一种提升火花直读光谱仪检测稳定性的火焰捕捉装置，所述水平开孔和倾斜开孔的直径均为2厘米，同时它们与各自相接的照度仪探头和相机摄像头之间连接有密封圈。
优选地，所述的一种提升火花直读光谱仪检测稳定性的火焰捕捉装置，电火花捕捉处理：
步骤1：通过ARM处理器控制钨针的电压脉冲的激发时长、电火花的频率、CCD的采样频率和积分时长，同时CCD采集电火花的光强值并将数据传输至ARM处理进行处理；
步骤2：在步骤1的基础上，由3个不同方向的照度仪来采集电火花的发光照度，并将三个不同方向的发光照度数据传输至ARM处理器进行处理；
步骤3：在步骤1的基础上，由3个不同方向的ICCD相机来采集电火花的若干图像，并将三个不同方向的若干图像数据传输至ARM处理器进行处理；
步骤4：通过步骤3中的得到的图像计算每一面中每一次电火花火焰的面积值；
步骤5：依据步骤4中将三个位置处的电火花火焰的面积值做平均处理，同时对三个位置处的电火花火焰的照度值做平均处理；
步骤6：依据公式：x+y+z=1，计算CCD采集的光强值的权重、电火花火焰的面积值的权重和电火花火焰的照度值的权重，
其中，
x为CCD采集到的光强值的权重，
y为电火花火焰的面积值的权重，
z为电火花火焰的照度值的权重；
步骤7：计算最终计算光强值，其公式：I=I1加权+I2加权+……+In加权，
其中，I为光强值。
优选地，所述的一种提升火花直读光谱仪检测稳定性的火焰捕捉装置，所述步骤3中的电火花火焰图像处理：首先对图像进行像素分级，然后对每个像素级上的图像进行灰度转换处理、图像锐化处理、几何校正处理、滤波平滑处理，得到特征图像后，对标定部分进行分割测量，分割后得到目标图像，图像电火花的面积就是指在此区域中所有灰度值大于阈值的像素单元的数目的累计，公式如下：
S为图像电火花的面积；
Y为灰度值大于阈值的像素单元。
优选地，所述的一种提升火花直读光谱仪检测稳定性的火焰捕捉装置，所述电火花电压脉冲、CCD采集、3个ICCD相机图像采集以及3个照度仪光强采集的时序误差小于10ns。
优选地，所述的一种提升火花直读光谱仪检测稳定性的火焰捕捉装置， 3个ICCD相机和3个照度仪采集的时序和CCD开始采集的时序误差小于10ns，同时3个ICCD相机和3个照度仪采集的时序误差在10ns内。
优选地，所述的一种提升火花直读光谱仪检测稳定性的火焰捕捉装置，CCD采集的时间是从电火花电压脉冲的上升沿阶段开始，并且在每一个采样周期内均是从电火花电压脉冲的上升沿阶段开始采集。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
1、本发明为了解决激发过程中电火花火焰的不稳定性以及由于环境变化或者透镜污染造成的接收光强值的减弱对测试数据的影响，通过监测电火花实时图像和照度值，将电火花在激发过程中的不稳定性和由于环境变化或者透镜污染造成的光强值的变化纳入数据处理中，将激发过程中的不稳定性对数据的影响降到最低，提升检测的稳定性。
2、本发明通过Arm处理器，能够精准控制电火花的电压脉冲、CCD采集、3个ICCD相机图像采集、3个照度计光强度采集，四者的时序误差控制在10ns以内。可以尽可能的还原在同一时刻处的3个不同位置的电火花火焰的图像大小以及照度值，以及CCD采集到的光强值。同时，每次采集都是从方波电压的上升沿处开始，采集时序误差控制在10ns内，排除在电压方波信号不同时序处采集对数据的影响，提高检测的精确性。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的内部结构示意图；
图3是本发明图1的正视图；
图4是本发明图1的剖视图；
图5是本发明的中实施例一中的采样时序图；
图6是本发明的图像处理流程图；
图7是本发明实施例一中不锈钢316L样块中的C元素对比谱图；
图8是本发明实施例一中铸铁HT250样块中的C元素对比谱图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或竖直，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
实施例
如图1、图2、图3和图4所示，一种提升火花直读光谱仪检测稳定性的火焰捕捉装置，包括激发台11，所述激发台11的工作台上开设有激发孔8，所述激发台11内连接有钨针7，所述钨针7位于激发孔8的正下方，同时所述钨针7低于激发台11的工作台，
还包括
第一照度仪4，用于左侧面电火花火焰的亮度采集，所述第一照度仪4连接在激发台11内，所述第一照度仪4位于钨针7的左侧面，同时第一照度仪4上连接有用于对准钨针7左侧面的照度仪探头9；
第二照度仪5，用于正前面电火花火焰的亮度采集，所述第二照度仪5连接在激发台11内，所述第二照度仪5位于钨针7的正前面，同时第二照度仪5上连接有用于对准钨针7正前面的照度仪探头9；
第三照度仪6，用于右侧面电火花火焰的亮度采集，所述第三照度仪6连接在激发台11内，所述第三照度仪6位于钨针7的右侧面，同时第三照度仪6上连接有用于对准钨针7右侧面的照度仪探头9；
第一ICCD相机1，用于左侧面电火花火焰的图像采集，所述第一ICCD相机1连接在激发台11内，所述第一ICCD相机1位于钨针7的左侧面，同时所述第一ICCD相机1上连接有用于对准钨针7左侧面的相机摄像头10；
第二ICCD相机2，用于正前面电火花火焰的图像采集，所述第二ICCD相机2连接在激发台11内，所述第二ICCD相机2位于钨针7的正前面，同时所述第二ICCD相机2上连接有用于对准钨针7正前面的相机摄像头10；
第三ICCD相机3，用于右侧面电火花火焰的图像采集，所述第三ICCD相机3连接在激发台11内，所述第三ICCD相机3位于钨针7的右侧面，同时所述第三ICCD相机3上连接有用于对准钨针7右侧面的相机摄像头10；
ARM处理器，用于精准控制钨针电火花的电压脉冲、CCD光强值采集、3个ICCD相机图像采集以及3个照度仪光强度采集，所述ARM处理器与激发台11相电控连接，同时ARM处理器与3个照度仪和3个ICCD相机相电控连接。
本发明中所述激发台11上开设有3个用于安装于照度仪探头9水平开孔，所述激发台11上开设有3个用于安装相机摄像头10的倾斜开孔。
本发明中所述水平开孔和倾斜开孔的直径均为2厘米，同时它们与各自相接的照度仪探头9和相机摄像头10之间连接有密封圈。
本发明水平或倾斜开孔都需要密封圈进行密封处理，防止进入空气，破坏激发的氩气氛围，同时三个ICCD相机和三个照度仪的探头能随时取下擦拭镜头，提高采集的清晰度和精确度。为了方便在较小的激发台上面布下6个检测装置，对ICCD相机，采取倾斜向上开孔的方式，对于照度仪的探头，采取水平开孔的方式，该布局方式简单合理。固定好三个ICCD相机和照度计后，调节相应ICCD相机的焦距，让其对准激发钨针的上沿。方便其收取电火花火焰的图像。
上述的倾斜角度依据实际要求进行开设即可，是本领域技术人员已知的常规操作。
本发明中电火花捕捉处理：
步骤1：通过ARM处理器控制钨针的电压脉冲的激发时长、电火花的频率、CCD的采样频率和积分时长，同时CCD采集电火花的光强值并将数据传输至ARM处理进行处理；
步骤2：在步骤1的基础上，由3个不同方向的照度仪来采集电火花的发光照度，并将三个不同方向的发光照度数据传输至ARM处理器进行处理；
步骤3：在步骤1的基础上，由3个不同方向的ICCD相机来采集电火花的若干图像，并将三个不同方向的若干图像数据传输至ARM处理器进行处理；
步骤4：通过步骤3中的得到的图像计算每一面中每一次电火花火焰的面积值；
步骤5：依据步骤4中将三个位置处的电火花火焰的面积值做平均处理，同时对三个位置处的电火花火焰的照度值做平均处理；
步骤6：依据公式：x+y+z=1，计算CCD采集的光强值的权重、电火花火焰的面积值的权重和电火花火焰的照度值的权重，
其中，
x为CCD采集到的光强值的权重；
y为电火花火焰的面积值的权重；
z为电火花火焰的照度值的权重；
步骤7：计算最终计算光强值，其公式：I=I1加权+I2加权+……+In加权，
其中，I为光强值。
本发明中所述步骤3中的电火花火焰图像处理：首先对图像进行像素分级，然后对每个像素级上的图像进行灰度转换处理、图像锐化处理、几何校正处理、滤波平滑处理，得到特征图像后，对标定部分进行分割测量，使用阈值法来实现对图像的分割，选择了一个阈值（通过本领域技术人员经过实验所得），此阈值主要根据图像中的背景和获取的特征图像在灰度值上的不同来选取，然后依据电火花图像中来确认这个像素单元是属于背景区还是属于目标区，最后生产二值图像，最后对特征图像进行分割得到目标图像，图像电火花的面积就是指在此区域中所有灰度值大于阈值的像素单元的数目的累计，公式如下：
S为图像电火花的面积；
Y为灰度值大于阈值的像素单元。
本发明中所述电火花电压脉冲、CCD采集、3个ICCD相机图像采集以及3个照度仪光强采集的时序误差小于10ns。
本发明中3个ICCD相机和3个照度仪采集的时序和CCD开始采集的时序误差小于10ns，同时3个ICCD相机和3个照度仪采集的时序误差在10ns内。
本发明中CCD采集的时间是从电火花电压脉冲的上升沿阶段开始，并且在每一个采样周期内均是从电火花电压脉冲的上升沿阶段开始采集。
实施例一
如图5所示，设定样品被高压电压激发10s，电火花的频率是500Hz，CCD采集的采样频率为50Hz，积分时间为5ms，ARM处理器控制3个ICCD相机和3个照度仪可以在20ms、40ms、60ms、……10s的时序下分别采集电火花的形状大小和发光照度；
得到第一ICCD相机位置处的P1-1、P1-2、P1-3、……P1-500的500幅电火花图像；
第二ICCD相机位置处的P2-1、P2-2、P2-3、……P2-50的500幅电火花图像；
第三ICCD相机位置处的P3-1、P3-2、P3-3、……P3-500的500幅电火花图像；
同时得到第一照度仪位置处的Lx4-1、Lx4-2、Lx4-3、……Lx4-500的500个电火花发光照度值；
第二照度仪位置处的Lx5-1、Lx5-2、Lx5-3、……Lx5-500的500个电火花发光照度值；
第三照度仪位置处的Lx6-1、Lx6-2、Lx6-3、……Lx6-500的500个电火花发光照度值，此外CCD能够将0-5ms、20-25ms、40-45ms、60-65ms、……9980-9985ms处积分得到的光强值记录为I-1、I-2、I-3、I-4、……I-500，以上数据首先记录在处理器中。
上位机接收到传来的数据后，首先需要对采集到的1500幅电火花图像进行图像处理，得到每幅图片中电火花火焰的大小值，需要对图像去噪、灰度变换、锐化处理、平滑处理等。然后使用图像处理方法对图像进行图像分割和轮廓提取，得出图像中的电火花的形态图，通过对灰度值大于阈值的像素单元积分，直接显示出电火花的面积。
如图6所示，图像处理的流程如下：
一、图像处理：上位机收到图像后，先进行像素分级，然后对单像素图像做灰度变换、锐化、校正、滤除平滑处理。
二、图像分析：完成图像处理后，得到特征图像，选取标定位置，对标定的图像进行分割、测量、和特征提取，经过此处理可以得到图像的特点和性质。
三、图像计算：将目标图像的特殊点和描述图像的数据进行计算，得到电火花火焰图的面积。
图像处理完成后，可以将电火花火焰的图片转化为电火花火焰的面积值。
此时，一共得到数据有：10s内500个采样周期内CCD采集到的500组光强值；第一、二和三ICCD相机位置处的共计1500个电火花火焰的面积值以及第一、二和三照度仪位置处一共1500个电火花火焰的照度值，如下表1：
表1
将三个位置处的电火花火焰的面积值和三个位置处的电火花火焰的照度值做个平均，用平均值来描述该时刻的电火花火焰的面积值和光强值。s1-1、s2-1、s3-1的电火花火焰的面积平均值记为s1,……s1-500、s2-5000、s3-500的电火花火焰的面积平均值记为s500。第一、二和三照度仪位置处的照度值数据同样做平均处理，则得到表2：
表2
将CCD采集到的光强值的权重设为x，电火花火焰的面积值的权重设为y，电火花火焰的照度值的权重设为z，依据公式：x+y+z=1。
同时根据测试效果，一般x为0.8，y为0.1，z为0.1。
则加权后的光强值I1加权=I1*x+s1*y+Lx1*z、I2加权=I2*x+s2*y+Lx2*z、……、 I500加权=I500*x+s500*y+Lx500*z，光强最终的计算公式则为I=I1加权+I2加权+……+I500加权
通过加权后的光强值I对元素浓度作图，可以更好的解决激发过程中电火花火焰的不稳定性以及由于环境变化或者透镜污染造成的接收光强值的减弱对测试数据的影响，使得测试的数据更加的稳定。
通过上述加权后的光强值，再对C元素检测，从图7和图8所示，可以看出，经过加权过后的C元素的强度值更加的稳定。
针对不锈钢316L样块中C元素的测试：
表3为未采用本发明前测试数据。
表3
表4为使用本发明后测试数据。
表4
铸铁HT250样块中C元素的测试。
表5未采用本发明前测试数据
表5
表6为使用本发明后测试数据。
表6
同时采用本发明中加权的方式还能对钢铁中的其它元素含量测量都有很大的提升。
不锈钢316L样块
表7为使用本发明前测试数据。
表7
表8为使用本发明后测试数据。
表8
铸铁HT250样块
表9为使用本发明前测试数据。
表9
表10为使用本发明后测试数据。
表10
从上述的表4、6、8和10利用该发明的加权后测试得出的数据在稳定性和准确度上都较之前有所提升，特别是对于低含量的S、P，稳定性提升明显。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种提升火花直读光谱仪检测稳定性的火焰捕捉装置，包括激发台（11），所述激发台（11）的工作台上开设有激发孔（8），所述激发台（11）内连接有钨针（7），所述钨针（7）位于激发孔（8）的正下方，同时所述钨针（7）低于激发台（11）的工作台，其特征在于：
还包括
第一照度仪（4），用于左侧面电火花火焰的亮度采集，所述第一照度仪（4）连接在激发台（11）内，所述第一照度仪（4）位于钨针（7）的左侧面，同时第一照度仪（4）上连接有用于对准钨针（7）左侧面的照度仪探头（9）；
第二照度仪（5），用于正前面电火花火焰的亮度采集，所述第二照度仪（5）连接在激发台（11）内，所述第二照度仪（5）位于钨针（7）的正前面，同时第二照度仪（5）上连接有用于对准钨针（7）正前面的照度仪探头（9）；
第三照度仪（6），用于右侧面电火花火焰的亮度采集，所述第三照度仪（6）连接在激发台（11）内，所述第三照度仪（6）位于钨针（7）的右侧面，同时第三照度仪（6）上连接有用于对准钨针（7）右侧面的照度仪探头（9）；
第一ICCD相机（1），用于左侧面电火花火焰的图像采集，所述第一ICCD相机（1）连接在激发台（11）内，所述第一ICCD相机（1）位于钨针（7）的左侧面，同时所述第一ICCD相机（1）上连接有用于对准钨针（7）左侧面的相机摄像头（10）；
第二ICCD相机（2），用于正前面电火花火焰的图像采集，所述第二ICCD相机（2）连接在激发台（11）内，所述第二ICCD相机（2）位于钨针（7）的正前面，同时所述第二ICCD相机（2）上连接有用于对准钨针（7）正前面的相机摄像头（10）；
第三ICCD相机（3），用于右侧面电火花火焰的图像采集，所述第三ICCD相机（3）连接在激发台（11）内，所述第三ICCD相机（3）位于钨针（7）的右侧面，同时所述第三ICCD相机（3）上连接有用于对准钨针（7）右侧面的相机摄像头（10）；
ARM处理器，用于精准控制钨针电火花的电压脉冲、CCD光强值采集、3个ICCD相机图像采集以及3个照度仪光强度采集，所述ARM处理器与激发台（11）相电控连接，同时ARM处理器与3个照度仪和3个ICCD相机相电控连接，其中，电火花的电压脉冲、CCD光强值采集、3个ICCD相机图像采集以及3个照度仪光强采集的时序误差小于10ns。
2.根据权利要求1所述的一种提升火花直读光谱仪检测稳定性的火焰捕捉装置，其特征在于：所述激发台（11）上开设有3个用于安装于照度仪探头（9）水平开孔，所述激发台（11）上开设有3个用于安装相机摄像头（10）的倾斜开孔。
3.根据权利要求2所述的一种提升火花直读光谱仪检测稳定性的火焰捕捉装置，其特征在于：所述水平开孔和倾斜开孔的直径均为2厘米，同时它们与各自相接的照度仪探头（9）和相机摄像头（10）之间连接有密封圈。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的一种提升火花直读光谱仪检测稳定性的火焰捕捉装置，其特征在于：电火花捕捉处理：
步骤1：通过ARM处理器控制钨针的电压脉冲的激发时长、电火花的频率、CCD的采样频率和积分时长，同时CCD采集电火花的光强值并将数据传输至ARM处理进行处理；
步骤2：在步骤1的基础上，由3个不同方向的照度仪来采集电火花的发光照度，并将三个不同方向的发光照度数据传输至ARM处理器进行处理；
步骤3：在步骤1的基础上，由3个不同方向的ICCD相机来采集电火花的若干图像，并将三个不同方向的若干图像数据传输至ARM处理器进行处理；
步骤4：通过步骤3中的得到的图像计算每一面中每一次电火花火焰的面积值；
步骤5：依据步骤4中将三个位置处的电火花火焰的面积值做平均处理，同时对三个位置处的电火花火焰的照度值做平均处理；
步骤6：依据公式：x+y+z=1，计算CCD采集的光强值的权重、电火花火焰的面积值的权重和电火花火焰的照度值的权重，
其中，
x为CCD采集到的光强值的权重，
y为电火花火焰的面积值的权重，
z为电火花火焰的照度值的权重；
同时，计算一个采样周期内的经过加权的光强值，其公式：I1加权=I1*x+s1*y+Lx1*z；
其中，
I1加权为第一个采样周期内的经过加权的光强值；
I1为CCD采集到的光强值；
s1为三个不同位置处的ICCD相机在一个采样周期下采集到的电火花火焰面积值的平均值；
Lx1为三个不同位置处的照度仪在一个采样周期下采集到的照度值的平均值；
步骤7：计算最终计算光强值，其公式：I=I1加权+I2加权+……+In加权，
其中，
I为总的光强值，
I1加权为第一个采样周期内的经过加权的光强值，
…
In加权为第n个采样周期内的经过加权的光强值。
5.根据权利要求4所述的一种提升火花直读光谱仪检测稳定性的火焰捕捉装置，其特征在于：所述步骤3中的电火花火焰图像处理：首先对图像进行像素分级，然后对每个像素级上的图像进行灰度转换处理、图像锐化处理、几何校正处理、滤波平滑处理，得到特征图像后，对标定部分进行分割测量，分割后得到目标图像，图像电火花的面积就是指在此区域中所有灰度值大于阈值的像素单元的数目的累计，公式如下：
S为图像电火花的面积；
Y为灰度值大于阈值的像素单元。
6.根据权利要求4所述的一种提升火花直读光谱仪检测稳定性的火焰捕捉装置，其特征在于：CCD采集的时间是从电火花电压脉冲的上升沿阶段开始，并且在每一个采样周期内均是从电火花电压脉冲的上升沿阶段开始采集。
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