[發明專利]一種修正雙波段測溫誤差的溫度測量方法及系統

有效

• 申請號: 201410272583.3
• 申請日: 2014-06-18
• 公開（公告）號: CN105333962B
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 瀧口治久
• 申請（專利權）人: 中微半導體設備（上海）有限公司
• 主分類號: G01J5/52
• 分類號: G01J5/52
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 張靜潔;包姝晴

本發明提供一種修正雙波段測溫誤差的溫度測量方法及系統，在校正階段通過雙波段測溫的測溫儀測算一個基準物體在兩個不同波長下的輻射能量和溫度，通過擬合求取表示發射率比值的對數與之間關系的方程式；在測量階段，通過雙波段測溫的測溫儀測算一個被測物體在兩個波長下對應的輻射能量和溫度，并根據算出的數值和校正階段求得的方程式，計算被測物體的實際溫度。由于的數值是基于輻射能量的比值來計算的，不受測量路徑上干擾介質的影響，因此本發明可以有效修正雙波段測溫誤差，溫度測量結果更準確。

技術領域

本發明涉及溫度測量領域，特別涉及一種修正雙波段測溫誤差的溫度測量方法及系統。

背景技術

基于普朗克(Plank)原理的非接觸式輻射測溫方法，通過對物體自身輻射能量的測量來確定物體的表面溫度。物體的輻射量除依賴于輻射波長及物體的溫度之外，還與構成物體的材料種類、表面狀態等因素有關，一般用發射率或光譜發射率來表征物體的紅外輻射特性。實際物體的發射率會隨溫度變化而變化。如圖1所示，被測物體1的輻射能量透過石英視窗2進入紅外輻射測溫儀，通過光學單元3聚焦到探測器4中形成相應的電信號，按照發射率校正信號后得到被測物體的溫度。然而，在紅外輻射測溫儀與被測物體1之間的測量路徑上存在的任何干擾介質5，如煙霧、蒸汽、粉塵、不干凈的視窗、機械障礙、測溫儀偏離視窗透光孔中心時形成陰影將探測器的一部分遮擋等原因，都可能導致探測器4接收到的輻射能量衰減，影響物體溫度測量的準確性。

現有一種基于雙波段測溫方法(亦稱雙色測溫、比色測溫等)中，在測溫儀的光學單元中將被測物體的輻射能量分成兩路光束后，通過對應兩個不同波段的波長(一般是不同的兩個紅外波長)的濾光片分別濾波后，聚焦到探測器中來計算被測物體在這兩個波長下的輻射能量及其比值，并計算這兩個波長下溫度之間的關系。

如圖2所示是現有一種雙波段測溫方法的流程圖。探測器求得被測物體在這兩個波長下的輻射能量及其比值，及這兩個波長下的溫度關系，通過以下公式2來確定被測物體的實際溫度，可以不必知曉公式1中物體發射率的具體數值。

其中，c₁為第一輻射系數c₁＝3.7418×10^-16W·m²；c₂為第二輻射系數c₂＝1.4388×10^-2m·K。當被測物體真實的溫度為T時，其在第一波長λ₁時的溫度為T₁，發射率為ε₁，輻射能量為P₁；其在第二波長λ₂時的溫度為T₂，發射率為ε₂，輻射能量為P₂。

設上述公式1和公式2中的第一部分為1/T_dual，設算式中其余為第二部分。

即，

對于第二部分的計算，已知相關參數有如下的關系：

當預先通過大量已知的數據擬合得到ε₁/ε₂與之間的函數關系y時，探測器根據兩次采集到的溫度數據計算其倒數的差值，根據公式5及函數關系y推導出ln(ε₁/ε₂)的結果，將其與公式3中第一部分1/T_dual的計算結果一起代入公式1，從而確定被測物體的溫度T。