雙溫雙波段紅外輻射精確測(cè)溫方法
【專(zhuān)利摘要】一種雙溫雙波段紅外輻射精確測(cè)溫方法，在無(wú)需得到物體表面發(fā)射率的情況下可精確測(cè)量物體的表面溫度，同時(shí)測(cè)出物體的波段發(fā)射率隨溫度的變化。本發(fā)明的基本思路是建立實(shí)際物體紅外測(cè)溫模型，針對(duì)雙波段熱像儀或單波段紅外熱像儀進(jìn)行雙波段處理，當(dāng)可通過(guò)改變負(fù)荷改變被測(cè)物體溫度的情況下，使被測(cè)物體工作在不同的溫度，推導(dǎo)出一種紅外熱像儀雙溫雙波段測(cè)溫的變譜法測(cè)溫模型和計(jì)算算法，從而在無(wú)需得到物體表面發(fā)射率的情況下可準(zhǔn)確測(cè)量物體的表面溫度，提高紅外熱像儀測(cè)溫的準(zhǔn)確性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】雙溫雙波段紅外輻射精確測(cè)溫方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于熱成像輻射測(cè)溫【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地指一種雙溫雙波段紅外輻射精確測(cè)溫方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于紅外熱像儀溫度測(cè)量原理復(fù)雜，影響溫度測(cè)量準(zhǔn)確性的因素較多，使得許多人認(rèn)為紅外熱像儀測(cè)溫精度不高。影響測(cè)溫精度的一個(gè)主要因素就是物體表面的發(fā)射率，紅外熱像儀測(cè)溫時(shí)必須事先輸入材料表面的準(zhǔn)確發(fā)射率才能保證對(duì)灰體表面的準(zhǔn)確測(cè)溫。紅外熱像儀測(cè)溫精度是在實(shí)驗(yàn)室近距離通過(guò)對(duì)黑體輻射源的標(biāo)定來(lái)保證的，測(cè)量精度一般為I~2%。對(duì)單波段的紅外熱像儀，為得到被測(cè)物體的表面溫度，需要事先通過(guò)查找表查找被測(cè)物體表面發(fā)射率或通過(guò)一些方法測(cè)得表面發(fā)射率。然而發(fā)射率受眾多因素的影響，用查找表或測(cè)量法得到的被測(cè)物體的發(fā)射率存在一定誤差，某些情況下誤差較大，發(fā)射率誤差的存在將增大被測(cè)物體表面的測(cè)溫誤差；在某些特殊條件下(比如高溫物體及帶電的物體)發(fā)射率很難測(cè)量得到；還有的物體隨溫度的不同表面發(fā)射率存在明顯的變化。因此，急需得到一種無(wú)需事先知道發(fā)射率就能測(cè)量物體表面溫度的方法。對(duì)于溫度測(cè)量與發(fā)射率分離的方法，目前有采用雙波段熱像儀或多波長(zhǎng)輻射計(jì)來(lái)進(jìn)行測(cè)量，但是雙波段熱像儀僅適用于灰體的測(cè)量，不能測(cè)量物體表面發(fā)射率隨波長(zhǎng)變化的材料；而多波長(zhǎng)輻射計(jì)主要用于高溫物體的測(cè)量，同時(shí)在一定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，增加波長(zhǎng)數(shù)會(huì)導(dǎo)致擬合溫度的不確定度增大，從而導(dǎo)致測(cè)溫誤差增大。對(duì)于現(xiàn)有的單波段紅外熱像儀或未來(lái)新型的多波段熱像儀，還沒(méi)有相應(yīng)的溫度與發(fā)射 分離的測(cè)溫方法，這就限制了紅外熱像儀測(cè)溫的應(yīng)用領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的主要目的是為針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種雙溫雙波段紅外輻射精確測(cè)溫方法，在無(wú)需得到物體表面發(fā)射率的情況下可精確測(cè)量物體的表面溫度，同時(shí)測(cè)出物體的波段發(fā)射率隨溫度的變化。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的雙溫雙波段紅外輻射精確測(cè)溫方法，包括如下步驟:
[0005]1、一種雙溫雙波段紅外輻射精確測(cè)溫方法，其特征在于包括如下步驟:
[0006]步驟1:確定兩個(gè)紅外熱像儀使用的紅外線波段，所述兩個(gè)紅外線波段為不相同的波段；
[0007]步驟2:利用紅外熱像儀在所述兩個(gè)紅外線波段下，通過(guò)對(duì)黑體輻射源進(jìn)行標(biāo)定分別得到兩個(gè)紅外線波段的紅外熱像儀測(cè)溫標(biāo)定公式:
[0008]A(7^) = L l^XOc1 λ
[0009]其中Λλ為所在紅外線波段的寬度，LbAi為所在紅外線波段的黑體輻射亮度值，i=l,2 ；[0010]步驟3:利用標(biāo)定后的紅外熱像儀在所述兩個(gè)紅外線波段中的任一波段下測(cè)出被測(cè)物體表面的環(huán)境反射溫度Tu
[0011]步驟4:利用紅外熱像儀分別測(cè)出被測(cè)物體表面在兩個(gè)紅外線波段下的輻射溫度
Trl、Tr2 ；
[0012]步驟5:改變被測(cè)物體表面溫度，利用紅外熱像儀再次分別測(cè)出被測(cè)物體表面在兩個(gè)紅外線波段下的輻射溫度ΤΛ、Tr4 ；
[0013]步驟6:將所述被測(cè)物體表面的環(huán)境反射溫度Tu代入所述兩個(gè)紅外線波段下的紅外熱像儀測(cè)溫標(biāo)定公式得到被測(cè)物體表面在兩個(gè)紅外線波段下的環(huán)境反射溫度信號(hào)I1(Tu)U2 (Tu);將所述被測(cè)物體表面在兩個(gè)紅外線波段下第一次測(cè)量的輻射溫度Trt、I；2和第二次測(cè)量的輻射溫度ΤΛ、Tr4分別代入所述兩個(gè)紅外線波段下的紅外熱像儀測(cè)溫標(biāo)定公式得到兩次測(cè)量、在兩個(gè)紅外線波段下的輻射溫度信號(hào)I1 (Trl)^I1 (Tr2)a2 (Tr3)U2 (Tr4)；
[0014]步驟7:分別計(jì)算被測(cè)物體表面在所述兩個(gè)紅外線波段下的輻射溫度信號(hào)與環(huán)境反射溫度信號(hào)差值ei (i=l,2,3,4),
[0015]S1=I1 (Trl) -11 (Tu), G2=I1 (Tr2) -11 (Tu), e3=I2 (Tr3) -12 (Tu), e4=I2 (Tr4) -12 (Tu)；
[0016]步驟8:預(yù)設(shè)兩個(gè)被測(cè)物體表面溫度為T(mén)dPT1，分別將其代入所述兩個(gè)紅外線波段的紅外熱像儀測(cè)溫標(biāo)定公式得到被測(cè)物體表面分別在所述兩個(gè)紅外線波段下的兩個(gè)預(yù)設(shè)溫度信號(hào) I1 (T0)U2 (T0)U1 (T1)J2 (T1)；
[0017]步驟9:根據(jù)公式
【權(quán)利要求】
1.一種雙溫雙波段紅外輻射精確測(cè)溫方法，其特征在于包括如下步驟: 步驟1:確定兩個(gè)紅外熱像儀使用的紅外線波段，所述兩個(gè)紅外線波段為不相同的波段； 步驟2:利用紅外熱像儀在所述兩個(gè)紅外線波段下，通過(guò)對(duì)黑體輻射源進(jìn)行標(biāo)定分別得到兩個(gè)紅外線波段的紅外熱像儀測(cè)溫標(biāo)定公式:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙溫雙波段紅外輻射精確測(cè)溫方法，其特征在于:所述被測(cè)物體表面為朗伯體材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙溫雙波段紅外輻射精確測(cè)溫方法，其特征在于:利用所述紅外熱像儀進(jìn)行測(cè)溫時(shí)，所述紅外熱像儀與所述被測(cè)物體表面之間無(wú)造成透射影響的衰減介質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙溫雙波段紅外輻射精確測(cè)溫方法，其特征在于:所述兩個(gè)紅外線波段均在2~5 μ m波段內(nèi)，或者均在7~14 μ m波段內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙溫雙波段紅外輻射精確測(cè)溫方法，其特征在于:所述步驟5中，利用加熱板改變被測(cè)物體表面溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙溫雙波段紅外輻射精確測(cè)溫方法，其特征在于:所述紅外熱像儀采用單波段紅外熱像儀，在所述單波段紅外熱像儀前分別加設(shè)兩個(gè)不同波段的波段濾光片，實(shí)現(xiàn)單波段紅外熱像儀在雙波段紅外線內(nèi)工作。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6所述的雙溫雙波段紅外輻射精確測(cè)溫方法，其特征在于:所述紅外熱像儀 具有兩個(gè)不同響應(yīng)波段。
【文檔編號(hào)】G01J5/12GK103913238SQ201410041336
【公開(kāi)日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年1月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月28日
【發(fā)明者】楊立, 楊楨, 寇蔚, 杜永成, 呂事桂 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍海軍工程大學(xué)