本發(fā)明涉及道路交通安全氣象要素探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種高精度非接觸式路面溫度測(cè)量裝置及其測(cè)量方法。

背景技術(shù)：

隨著道路交通的發(fā)展和車輛的激增，路面氣象狀態(tài)對(duì)交通運(yùn)輸?shù)挠绊懸苍絹?lái)越廣泛，惡劣的路面氣象狀態(tài)造成了較多的交通事故，甚至威脅人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。

路面溫度是路面氣象狀態(tài)中很重要的一項(xiàng)指標(biāo)。隨著溫度的變化，路面的材料強(qiáng)度和剛度也會(huì)隨之發(fā)生變化。由于路面材料熱傳導(dǎo)性能差，溫度變化時(shí)，結(jié)構(gòu)表面溫度變化迅速，結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度變化很小，各個(gè)部分處于不同的溫度狀態(tài)，材料的體積也會(huì)產(chǎn)生膨脹和收縮，當(dāng)這種膨脹和收縮受到阻礙時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的溫度應(yīng)力，引起結(jié)構(gòu)變形、開(kāi)裂，進(jìn)而破壞道路結(jié)構(gòu)，影響行車安全。同時(shí)，高溫是誘發(fā)車輛“爆胎”的元兇，夏季的地面溫度會(huì)達(dá)到50℃以上，汽車長(zhǎng)時(shí)間在高溫路面行駛致使胎壓增加極易引發(fā)爆胎事故，發(fā)生嚴(yán)重交通事故。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)路面溫度的測(cè)量主要有接觸式和非接觸式兩種方法。前者，采用熱電偶、熱電阻等埋入路面測(cè)量，通過(guò)感知物理特性的某些變化來(lái)判斷路面溫度，該類測(cè)量裝置都需要埋入路面使用，一方面會(huì)對(duì)路面造成破壞，安裝維護(hù)也不便；另一方面，接觸式測(cè)溫需要與被測(cè)物體進(jìn)行充分的熱交換，經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間后才能達(dá)到熱平衡，存在延遲現(xiàn)象。

非接觸式測(cè)量大多是通過(guò)紅外輻射來(lái)反演路面溫度?；驹硎牵杭t外輻射存在于自然界的任何一個(gè)角落，在自然界中，任何溫度超過(guò)零度的物體都會(huì)不斷地向周圍空間發(fā)出紅外輻射，這種輻射具有光反射與折射等一系列特征，且輻射強(qiáng)度與溫度大小存在確定的關(guān)系。該類測(cè)量裝置可以直接安裝在道路、橋梁、高架兩側(cè)，安裝維護(hù)簡(jiǎn)單，準(zhǔn)確度高。我國(guó)高速公路承載的運(yùn)輸量大，破損較快，路面經(jīng)常性翻新或維修，接觸式更易損壞，增加了維護(hù)成本。此外，非接觸式測(cè)溫還具有響應(yīng)速度快、測(cè)溫范圍寬、無(wú)需接觸被測(cè)物體、不干擾被測(cè)溫度場(chǎng)的優(yōu)點(diǎn)。因此，非接觸式更具有應(yīng)用前景。然而，目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)成熟的該類產(chǎn)品，國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品價(jià)格昂貴，因此有必要對(duì)路面溫度狀態(tài)的非接觸式實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)進(jìn)行研究。

現(xiàn)有技術(shù)中，通過(guò)探測(cè)物體發(fā)出的紅外輻射量，可以通過(guò)相應(yīng)的算法得到其相應(yīng)的溫度值。但是，用于路面溫度測(cè)量的紅外測(cè)溫儀器，安裝在野外用于長(zhǎng)期不間斷的實(shí)時(shí)測(cè)量，而外界的溫度變化很大，晝夜溫差、不同季節(jié)的溫差都造成儀器本身發(fā)生較大溫度波動(dòng)，而本身也是輻射體，隨著溫度的變化輻射量也會(huì)發(fā)生變化，并且由于儀器本身距離探測(cè)器較近，對(duì)探測(cè)器測(cè)量到的信號(hào)貢獻(xiàn)較大，其自身輻射會(huì)疊加到探測(cè)器上，對(duì)實(shí)際目標(biāo)物輻射量的檢測(cè)產(chǎn)生影響，影響路面溫度的反演，因此，這部分的影響因素一定要扣除。

一般的修正方法是通過(guò)接觸式溫度傳感器測(cè)量?jī)x器某部件的溫度后，反推出儀器的輻射量，再在測(cè)量中扣除這部分輻射量，進(jìn)行目標(biāo)物溫度反演。但實(shí)際上，儀器本身材料是由金屬等多種材料組成，具有不同的輻射特性，通過(guò)上述方法反推得到的儀器本身的輻射量是不準(zhǔn)確的；同時(shí)，在儀器中外殼、光學(xué)透鏡甚至是腔體內(nèi)的空氣都會(huì)產(chǎn)生紅外輻射，只用測(cè)量?jī)x器本身某部件的溫度，不能全面反映出該干擾因素的確定值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種高精度非接觸式路面溫度測(cè)量裝置及其測(cè)量方法。采用雙探測(cè)器扣除裝置本身的輻射影響，即采用一個(gè)探測(cè)器直接測(cè)量裝置本身的紅外輻射量，而采用另一個(gè)探測(cè)器測(cè)量目標(biāo)路面的紅外輻射量和裝置本身的紅外輻射量，通過(guò)扣除裝置本身背景輻射的方法，直接精確測(cè)量到目標(biāo)路面的紅外輻射量，以保證目標(biāo)路面的實(shí)際溫度的準(zhǔn)確反演。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種高精度非接觸式路面溫度測(cè)量裝置，該裝置包括紅外光信號(hào)探測(cè)模塊、信號(hào)調(diào)理模塊以及信號(hào)采集與處理模塊；所述紅外光信號(hào)探測(cè)模塊包括紅外光透鏡、窗口濾光片、主探測(cè)器、副探測(cè)器、主探測(cè)器濾光片和副探測(cè)器濾光片；所述紅外光透鏡位于窗口濾光片的前端，所述窗口濾光片位于主探測(cè)器濾光片和副探測(cè)器濾光片的前端，所述主探測(cè)器濾光片位于主探測(cè)器的前端，所述副探測(cè)器濾光片位于副探測(cè)器的前端；

所述紅外光透鏡用于對(duì)目標(biāo)路面的紅外輻射信號(hào)進(jìn)行聚焦；所述窗口濾光片用于對(duì)經(jīng)過(guò)紅外光透鏡聚焦的目標(biāo)路面的紅外輻射信號(hào)進(jìn)行濾光；所述主探測(cè)器濾光片和副探測(cè)器濾光片均用于對(duì)裝置本身的紅外輻射信號(hào)和透過(guò)窗口濾光片的目標(biāo)路面的紅外輻射信號(hào)進(jìn)行濾光，其中，目標(biāo)路面的紅外輻射信號(hào)在副探測(cè)器濾光片上被截止；所述主探測(cè)器用于接收透過(guò)主探測(cè)器濾光片的裝置本身的紅外輻射信號(hào)和目標(biāo)路面的紅外輻射信號(hào)，所述副探測(cè)器用于接收透過(guò)副探測(cè)器濾光片的裝置本身的紅外輻射信號(hào)；所述主探測(cè)器和副探測(cè)器均用于將接收到的紅外輻射信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，所述電信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理模塊調(diào)理后進(jìn)入信號(hào)采集與處理模塊。

所述的高精度非接觸式路面溫度測(cè)量裝置，所述信號(hào)調(diào)理模塊包括前置放大電路、二級(jí)放大電路和低通濾波電路，所述信號(hào)采集與處理模塊包括溫濕度補(bǔ)償電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、中央處理器和信號(hào)輸出電路；

所述前置放大電路用于對(duì)主探測(cè)器和副探測(cè)器輸出的電信號(hào)進(jìn)行電流到電壓的轉(zhuǎn)換和放大；所述二級(jí)放大電路用于對(duì)前置放大電路輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行二級(jí)放大；所述低通濾波電路用于對(duì)二級(jí)放大電路輸出的電壓信號(hào)中的高頻交流干擾成分進(jìn)行隔離；所述溫濕度補(bǔ)償電路用于測(cè)量大氣溫度和濕度并傳輸至中央處理器；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路用于將低通濾波電路傳輸過(guò)來(lái)的信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，再傳輸至中央處理器；所述信號(hào)輸出電路用于將中央處理器處理得到的測(cè)量結(jié)果輸出顯示。

所述的高精度非接觸式路面溫度測(cè)量裝置，所述紅外光透鏡采用菲涅爾透鏡。

所述的高精度非接觸式路面溫度測(cè)量裝置，所述窗口濾光片采用主要透過(guò)波長(zhǎng)為5～8um的紅外輻射信號(hào)的濾光片；所述主探測(cè)器濾光片采用主要透過(guò)波長(zhǎng)為5～14um的紅外輻射信號(hào)的濾光片；所述副探測(cè)器濾光片采用主要透過(guò)波長(zhǎng)為8～14um的紅外輻射信號(hào)的濾光片。

所述的高精度非接觸式路面溫度測(cè)量裝置，所述主探測(cè)器和副探測(cè)器均采用熱電堆光電探測(cè)器。

一種高精度非接觸式路面溫度測(cè)量裝置的測(cè)量方法，該方法包括以下步驟：

a、目標(biāo)路面的紅外輻射信號(hào)依次經(jīng)過(guò)紅外光透鏡聚焦、窗口濾光片濾光后在副探測(cè)器濾光片上被截止，僅經(jīng)過(guò)主探測(cè)器濾光片濾光后照射到主探測(cè)器上；

裝置本身的紅外輻射信號(hào)經(jīng)過(guò)主探測(cè)器濾光片濾光后照射到主探測(cè)器上，經(jīng)過(guò)副探測(cè)器濾光片濾光后照射到副探測(cè)器上；

b、主探測(cè)器和副探測(cè)器將接收到的紅外輻射信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，所述電信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理模塊調(diào)理后進(jìn)入信號(hào)采集與處理模塊；

c、信號(hào)采集與處理模塊對(duì)來(lái)自于主探測(cè)器和副探測(cè)器的兩路信號(hào)數(shù)值按照預(yù)先標(biāo)定的主探測(cè)器測(cè)量的裝置本身的紅外輻射量值與副探測(cè)器測(cè)量的裝置本身的紅外輻射量值之間的關(guān)系進(jìn)行計(jì)算，得到目標(biāo)路面的紅外輻射量值；

d、根據(jù)得到的目標(biāo)路面的紅外輻射量值，從預(yù)存的目標(biāo)路面的紅外輻射量值與溫度值的對(duì)應(yīng)表中，查詢出對(duì)應(yīng)的目標(biāo)路面的溫度值。

所述的高精度非接觸式路面溫度測(cè)量裝置的測(cè)量方法，步驟c中，所述主探測(cè)器測(cè)量的裝置本身的紅外輻射量值與副探測(cè)器測(cè)量的裝置本身的紅外輻射量值之間的關(guān)系，通過(guò)以下步驟獲得：

c1、用黑色塑料堵頭將紅外光透鏡的前端完全擋住，將裝置放置于溫控箱內(nèi)，控制溫度從-20℃逐步上升到50℃，在上升過(guò)程中每隔5℃記錄下主探測(cè)器、副探測(cè)器接收到的紅外輻射信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理模塊調(diào)理、信號(hào)采集與處理模塊處理得到的兩路信號(hào)數(shù)值L1′(n)、L2(n)，n＝0，1，2，…，14，共15組數(shù)據(jù)，其中，L1′(n)表示第n組數(shù)據(jù)中主探測(cè)器測(cè)量的裝置本身的紅外輻射量值，L2(n)表示第n組數(shù)據(jù)中副探測(cè)器測(cè)量的裝置本身的紅外輻射量值；

c2、采用線性內(nèi)插法得到在第n組數(shù)據(jù)與第n+1組數(shù)據(jù)之間，即L1′(n)、L2(n)與L1′(n+1)、L2(n+1)之間，主探測(cè)器測(cè)量的裝置本身的紅外輻射量值L1′與副探測(cè)器測(cè)量的裝置本身的紅外輻射量值L2之間的函數(shù)關(guān)系：

其中，L1′(n+1)、L2(n+1)分別表示第n+1組數(shù)據(jù)中主探測(cè)器、副探測(cè)器測(cè)量的裝置本身的紅外輻射量值；L1′介于L1′(n)與L1′(n+1)之間，L2介于L2(n)與L2(n+1)之間；

即得到裝置溫度從-20℃到50℃上L1′和L2之間的分段函數(shù)：

L1′＝F₁(L2)

其中，為以L2為自變量的分段函數(shù)；

步驟c中，所述目標(biāo)路面的紅外輻射量值通過(guò)以下公式獲得：

LC＝L1-F₁(L2)

其中，LC表示目標(biāo)路面的紅外輻射量值，L1表示來(lái)自于主探測(cè)器的信號(hào)數(shù)值即主探測(cè)器測(cè)量的裝置本身的紅外輻射量值與目標(biāo)路面的紅外輻射量值之和，L2表示來(lái)自于副探測(cè)器的信號(hào)數(shù)值即副探測(cè)器測(cè)量的裝置本身的紅外輻射量值；

步驟d中，所述目標(biāo)路面的紅外輻射量值與溫度值的對(duì)應(yīng)表，通過(guò)以下步驟獲得：

d1、將面積大于裝置視場(chǎng)的路面模擬物作為目標(biāo)路面放置在溫控箱內(nèi)，將裝置對(duì)準(zhǔn)所述目標(biāo)路面以測(cè)量其紅外輻射信號(hào)，控制溫度從-20℃逐步上升到50℃，在上升過(guò)程中每隔5℃記錄下主探測(cè)器、副探測(cè)器接收到的紅外輻射信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理模塊調(diào)理、信號(hào)采集與處理模塊處理得到的兩路信號(hào)數(shù)值L1(n)、L2(n)以及對(duì)應(yīng)的溫度值T(n)，n＝0，1，2，…，14，共15組數(shù)據(jù)，L1(n)表示第n組數(shù)據(jù)中主探測(cè)器測(cè)量的裝置本身的紅外輻射量值與目標(biāo)路面的紅外輻射量值之和，L2(n)表示第n組數(shù)據(jù)中副探測(cè)器測(cè)量的裝置本身的紅外輻射量值，T(n)表示第n組數(shù)據(jù)中溫控箱的溫度值，并將其作為此時(shí)目標(biāo)路面的標(biāo)準(zhǔn)溫度值；

d2、采用以下公式，得到每組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)路面的紅外輻射量值：

LC(n)＝L1(n)-F₁(L2(n))

其中，LC(n)表示第n組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)路面的紅外輻射量值；

d3、將LC(n)與T(n)采用以下公式進(jìn)行二次多項(xiàng)式擬合,得到擬合系數(shù)a、b、c：

LC(n)＝a+bT(n)+cT(n)²

進(jìn)而，得到目標(biāo)路面的紅外輻射量值LC與溫度值T之間的方程式：

LC＝a+bT+cT²

d4、根據(jù)上述方程式計(jì)算出溫度值在-20℃至50℃范圍內(nèi)，間隔0.1℃的所有溫度值對(duì)應(yīng)的目標(biāo)路面的紅外輻射量值，形成目標(biāo)路面的紅外輻射量值與溫度值的對(duì)應(yīng)表。

本發(fā)明的有益效果為：

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明采用雙探測(cè)器測(cè)量系統(tǒng)，通過(guò)其中一個(gè)探測(cè)器直接檢測(cè)裝置本身溫度引起的紅外輻射，在測(cè)量目標(biāo)路面的紅外輻射時(shí)扣除其影響，準(zhǔn)確得到目標(biāo)路面的紅外輻射量，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)路面溫度的準(zhǔn)確反演，避免在外界環(huán)境溫度波動(dòng)較大的情況下裝置本身溫度變化對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確性帶來(lái)的影響。本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)試方便、穩(wěn)定性高，有效地提高了路面溫度測(cè)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和實(shí)用性，為其它路面氣象狀態(tài)的判斷提供了有效依據(jù)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中窗口濾波片的光譜透過(guò)率曲線；

圖3是本發(fā)明中主探測(cè)器濾波片的光譜透過(guò)率曲線；

圖4是本發(fā)明中副探測(cè)器濾波片的光譜透過(guò)率曲線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。

如圖1所示，一種高精度非接觸式路面溫度測(cè)量裝置，包括紅外光信號(hào)探測(cè)模塊100、信號(hào)調(diào)理模塊200以及信號(hào)采集與處理模塊300。紅外光信號(hào)探測(cè)模塊100包括紅外光透鏡101、窗口濾光片102、主探測(cè)器104、副探測(cè)器106、主探測(cè)器濾光片103和副探測(cè)器濾光片105。信號(hào)調(diào)理模塊200包括前置放大電路201、二級(jí)放大電路202和低通濾波電路203。信號(hào)采集與處理模塊300包括溫濕度補(bǔ)償電路301、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路302、中央處理器303和信號(hào)輸出電路304。其中，紅外光透鏡101采用菲涅爾透鏡，具有體積小、紅外透過(guò)率高的優(yōu)點(diǎn)。主探測(cè)器104和副探測(cè)器106均采用熱電堆光電探測(cè)器，具有靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

紅外光透鏡101位于窗口濾光片102的前端，窗口濾光片102位于主探測(cè)器濾光片103和副探測(cè)器濾光片105的前端，主探測(cè)器濾光片103位于主探測(cè)器104的前端，副探測(cè)器濾光片105位于副探測(cè)器106的前端。目標(biāo)路面的紅外輻射信號(hào)經(jīng)過(guò)紅外光透鏡101聚焦后照射到窗口濾光片102上，經(jīng)過(guò)窗口濾光片102濾光后照射到主探測(cè)器濾光片103和副探測(cè)器濾光片105上，經(jīng)過(guò)主探測(cè)器濾光片103濾光后照射到主探測(cè)器104上，在副探測(cè)器濾光片105上被截止，因此，不會(huì)照射到副探測(cè)器106上。裝置本身的紅外輻射信號(hào)照射到主探測(cè)器濾光片103和副探測(cè)器濾光片105上，經(jīng)過(guò)主探測(cè)器濾光片103和副探測(cè)器濾光片105濾光后照射到主探測(cè)器104和副探測(cè)器106上。主探測(cè)器104和副探測(cè)器106對(duì)接收到的紅外輻射信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生微弱電流信號(hào)。

前置放大電路201對(duì)主探測(cè)器104和副探測(cè)器106光電轉(zhuǎn)換后的微弱電流信號(hào)進(jìn)行電流到電壓的轉(zhuǎn)換和放大。二級(jí)放大電路202對(duì)前置放大電路201輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行二級(jí)放大，以滿足模數(shù)轉(zhuǎn)換電路302的電壓范圍要求。低通濾波電路203對(duì)二級(jí)放大電路202輸出的電壓信號(hào)中的高頻交流干擾成分進(jìn)行隔離，實(shí)現(xiàn)低頻信號(hào)的通過(guò)。低通濾波電路203的輸出端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換電路302的輸入端。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路302實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，溫濕度補(bǔ)償電路301實(shí)現(xiàn)大氣中溫度和濕度的測(cè)量，中央處理器303接收模數(shù)轉(zhuǎn)換電路302和溫濕度補(bǔ)償電路301的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理、電壓值到實(shí)際溫度的轉(zhuǎn)換，并通過(guò)信號(hào)輸出電路304將測(cè)量到的目標(biāo)路面溫度實(shí)時(shí)輸出。

本發(fā)明的裝置采用紅外輻射測(cè)溫原理，其主探測(cè)器104接收到的紅外輻射量是：

L1＝ε(T₀)L(T₀)+ε_q(T_q)L(T_q) (1)

即目標(biāo)路面的紅外輻射量和裝置本身的紅外輻射量之和。其中，L1是主探測(cè)器106接收到的紅外輻射量，T₀是目標(biāo)路面的溫度，T_q是裝置本身腔體的溫度，ε(T₀)是目標(biāo)路面的表面輻射率，L(T₀)是目標(biāo)路面的紅外輻射量，ε_q(T_q)是裝置本身腔體的表面輻射率，L(T_q)是裝置本身的紅外輻射量。

本發(fā)明采用了雙探測(cè)器測(cè)量的設(shè)計(jì)方案，濾光片的設(shè)計(jì)如圖2～圖4所示，窗口濾光片102在紅外透過(guò)率大于80％的范圍主要在5～8um波長(zhǎng)范圍上，主探測(cè)器濾光片103在紅外透過(guò)率大于80％的范圍主要在5～14um波長(zhǎng)范圍上，副探測(cè)器濾光片105在紅外透過(guò)率大于80％的范圍主要在8～14um波長(zhǎng)范圍上。

可以看出，在窗口濾光片102的濾光作用下，目標(biāo)路面發(fā)射的5～8um波長(zhǎng)范圍上的紅外輻射信號(hào)可以進(jìn)入裝置內(nèi)部，并經(jīng)過(guò)主探測(cè)器濾光片103照射到主探測(cè)器104上；裝置本身發(fā)射的5～14um波長(zhǎng)范圍上的紅外輻射信號(hào)可以經(jīng)過(guò)主探測(cè)器濾光片103照射到主探測(cè)器104上；裝置本身發(fā)射的8～14um波長(zhǎng)范圍上的紅外輻射信號(hào)可以經(jīng)過(guò)副探測(cè)器濾光片105照射到副探測(cè)器106上，但目標(biāo)路面發(fā)射的紅外輻射信號(hào)經(jīng)過(guò)窗口濾光片102濾光后無(wú)法照射到副探測(cè)器106上，即副探測(cè)器106只用于探測(cè)裝置本身的紅外輻射量。

因此，副探測(cè)器106接收的紅外輻射能量如公式(2)所示：

主探測(cè)器104測(cè)量目標(biāo)路面的紅外輻射量，為第一部分即目標(biāo)路面的紅外輻射量和第二部分裝置本身的紅外輻射量之和，如公式(3)所示，其中，λ₁＝5um、λ₂＝8um、λ₃＝14um：

主探測(cè)器104測(cè)量目標(biāo)路面的紅外輻射量是：

因此，在反演目標(biāo)路面的實(shí)際溫度時(shí)，需要從主探測(cè)器104測(cè)量目標(biāo)路面的紅外輻射量中扣除即裝置本身的紅外輻射部分。

因此，本發(fā)明的測(cè)量方法目標(biāo)是用副探測(cè)器106測(cè)量裝置本身的紅外輻射量，再計(jì)算出主探測(cè)器104測(cè)量值中裝置本身的紅外輻射量，扣除后得到實(shí)際的目標(biāo)路面的紅外輻射量，再通過(guò)該值反演出目標(biāo)路面的溫度值。

由于采用同樣的探測(cè)器、光學(xué)系統(tǒng)、信號(hào)調(diào)理模塊200、信號(hào)采集與處理模塊300，副探測(cè)器106接收到的紅外輻射量與主探測(cè)器106接收的部分大小是相等的。

因此，為了得到和之間的量值關(guān)系，對(duì)雙探測(cè)器進(jìn)行標(biāo)定，目的是對(duì)兩個(gè)探測(cè)器測(cè)量的裝置本身的紅外輻射量進(jìn)行標(biāo)定，得到無(wú)目標(biāo)路面的紅外輻射影響下和兩者之間的數(shù)值關(guān)系，以便在后續(xù)測(cè)量目標(biāo)路面溫度時(shí)，通過(guò)副探測(cè)器106的測(cè)量值來(lái)反推出主探測(cè)器104上裝置本身對(duì)其的紅外輻射量值，扣除該值后得到目標(biāo)路面的紅外輻射量值。具體的標(biāo)定步驟如下：

A1、用黑色塑料堵頭將紅外光透鏡101的前端完全擋住，在該情況下，主探測(cè)器104和副探測(cè)器106都是只近似接收裝置本身的紅外輻射。

B1、將裝置放置于溫控箱內(nèi)，控制溫度從-20℃逐步上升到50℃，在上升過(guò)程中每隔5℃記錄下主探測(cè)器104、副探測(cè)器106接收到的紅外輻射信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理模塊200調(diào)理、信號(hào)采集與處理模塊300處理得到的兩路信號(hào)數(shù)值L1′(n)、L2(n)，n＝0，1，2，…，14，共15組數(shù)據(jù)，其中，L1′(n)表示第n組數(shù)據(jù)中主探測(cè)器104測(cè)量的裝置本身的紅外輻射量值，L2(n)表示第n組數(shù)據(jù)中副探測(cè)器106測(cè)量的裝置本身的紅外輻射量值。

C1、將記錄的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在中央處理器303的存儲(chǔ)單元中，采用線性內(nèi)插法就能得到間隔點(diǎn)L1′(n)、L2(n)與L1′(n+1)、L2(n+1)之間，主探測(cè)器104測(cè)量的裝置本身的紅外輻射量值L1′與副探測(cè)器106測(cè)量的裝置本身的紅外輻射量值L2之間的關(guān)系：

即：

其中，L1′(n+1)、L2(n+1)分別表示第n+1組數(shù)據(jù)中主探測(cè)器(104)、副探測(cè)器(106)測(cè)量的裝置本身的紅外輻射量值；L1′介于L1′(n)與L1′(n+1)之間，L2介于L2(n)與L2(n+1)之間；

這樣得到溫度從-20℃逐步上升到50℃的分段函數(shù)公式：

即通過(guò)L2反演出L1′。

在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，主探測(cè)器104接收的紅外輻射量為：

因此，得到：

LC＝L1-F₁(L2) (8)

本發(fā)明測(cè)量目標(biāo)路面溫度的標(biāo)定方法是通過(guò)將面積大于裝置視場(chǎng)的柏油路面模擬物作為目標(biāo)路面放置在溫控箱內(nèi)，裝置對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)路面采集不同溫度下的紅外輻射信號(hào)轉(zhuǎn)化的電壓大小，再用多項(xiàng)式對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，然后再進(jìn)行標(biāo)定，即得到目標(biāo)路面的紅外輻射量值和對(duì)應(yīng)的溫度值，通過(guò)擬合公式(9)反演目標(biāo)路面的溫度T。

擬合方程為：

LC＝a+bT+cT²+dT³+eT⁴ (9)

二次、三次和四次多項(xiàng)式擬合得都較好，因此在實(shí)際應(yīng)用中，運(yùn)用二次多項(xiàng)式擬合精度已經(jīng)足夠，得到擬合曲線后，便可根據(jù)方程求出其它點(diǎn)的值，存入中央處理器303的存儲(chǔ)單元供查詢使用。

具體步驟如下：

A2、將面積大于裝置視場(chǎng)的路面模擬物作為目標(biāo)路面放置在溫控箱內(nèi)，將裝置對(duì)準(zhǔn)所述目標(biāo)路面以測(cè)量其紅外輻射信號(hào)，控制溫度從-20℃逐步上升到50℃，在上升過(guò)程中每隔5℃記錄下主探測(cè)器104、副探測(cè)器106接收到的紅外輻射信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理模塊200調(diào)理、信號(hào)采集與處理模塊300處理得到的兩路信號(hào)數(shù)值L1(n)、L2(n)以及對(duì)應(yīng)的溫度值T(n)，n＝0，1，2，…，14，共15組數(shù)據(jù)，L1(n)表示第n組數(shù)據(jù)中主探測(cè)器104測(cè)量的裝置本身的紅外輻射量值與目標(biāo)路面的紅外輻射量值之和，L2(n)表示第n組數(shù)據(jù)中副探測(cè)器106測(cè)量的裝置本身的紅外輻射量值，T(n)表示第n組數(shù)據(jù)中溫控箱的溫度值，并將其作為此時(shí)目標(biāo)路面的溫度值；

B2、采用以下公式，得到每組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)路面的紅外輻射量值：

LC(n)＝L1(n)-F₁(L2(n))

其中，LC(n)表示第n組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)路面的紅外輻射量值；

C2、將LC(n)與T(n)采用以下公式進(jìn)行二次多項(xiàng)式擬合,得到擬合系數(shù)a、b、c：

LC(n)＝a+bT(n)+cT(n)² (10)

進(jìn)而，得到目標(biāo)路面的紅外輻射量值LC與溫度值T之間的方程式：

LC＝a+bT+cT²

D2、根據(jù)上述方程式計(jì)算出溫度值在-20℃至50℃范圍內(nèi)，間隔0.1℃的所有溫度值對(duì)應(yīng)的目標(biāo)路面的紅外輻射量值，形成目標(biāo)路面的紅外輻射量值與溫度值的對(duì)應(yīng)表，存儲(chǔ)備用。

在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，主探測(cè)器104、副探測(cè)器106探測(cè)的紅外輻射信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理模塊200調(diào)理、信號(hào)采集與處理模塊300處理后的數(shù)字信號(hào)L1、L2，通過(guò)公式(8)計(jì)算LC，根據(jù)LC的值進(jìn)行查詢，得到對(duì)應(yīng)的溫度值T。

一種高精度非接觸式路面溫度測(cè)量裝置的測(cè)量方法，包括以下步驟：

S1、目標(biāo)路面的紅外輻射信號(hào)依次經(jīng)過(guò)紅外光透鏡101聚焦、窗口濾光片102濾光后在副探測(cè)器濾光片105上被截止，僅經(jīng)過(guò)主探測(cè)器濾光片103濾光后照射到主探測(cè)器104上；

裝置本身的紅外輻射信號(hào)經(jīng)過(guò)主探測(cè)器濾光片103濾光后照射到主探測(cè)器104上，經(jīng)過(guò)副探測(cè)器濾光片105濾光后照射到副探測(cè)器106上。

S2、主探測(cè)器104和副探測(cè)器106將接收到的紅外輻射信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，所述電信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理模塊200調(diào)理后進(jìn)入信號(hào)采集與處理模塊300。

S3、信號(hào)采集與處理模塊300對(duì)來(lái)自于主探測(cè)器104和副探測(cè)器106的兩路信號(hào)數(shù)值按照預(yù)先標(biāo)定的主探測(cè)器104測(cè)量的裝置本身的紅外輻射量值與副探測(cè)器106測(cè)量的裝置本身的紅外輻射量值之間的關(guān)系進(jìn)行計(jì)算，得到目標(biāo)路面的紅外輻射量值。

S4、根據(jù)得到的目標(biāo)路面的紅外輻射量值，從預(yù)存的目標(biāo)路面的紅外輻射量值與溫度值的對(duì)應(yīng)表中，查詢出對(duì)應(yīng)的目標(biāo)路面的溫度值。

以上所述實(shí)施方式僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。