[發明專利]基于內置參考體的高精度測溫方法

有效

• 申請號: 201610535586.0
• 申請日: 2016-07-08
• 公開（公告）號: CN107588854B
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發明（設計）人: 顧宏;沈新華
• 申請（專利權）人: 杭州新瀚光電科技有限公司
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00
• 代理公司: 上海天協和誠知識產權代理事務所 31216
• 代理人: 李彥

1.一種基于內置參考體的高精度測溫方法，包括測量待測溫的目標物體(1)的灰度，其特征是：按如下步驟依次實施：

A. 設置測量設備：設置目標物體(1)、內置參考體(21)、外置標準黑體(22)和測量設備，測量設備包括測量灰度的焦平面探測器(3)、測量溫度的溫度傳感器(4)和處理數據的計算機(5)，焦平面探測器(3)包括照相機(31)和光電傳感器(32)，光電傳感器(32)的光信號接收端設于照相機(31)鏡頭的成像平面上，內置參考體(21)設于焦平面探測器(3)內，外置標準黑體(22)設于焦平面探測器(3)外，光電傳感器(32)和溫度傳感器(4)這兩者的電信號輸出端都通過信號線連接計算機(5)；

B. 確定環境因素：確定影響測溫準確度的m個環境因素Y(1)、Y(2)、……Y(j)、……Y(m)，其中j和m都為正整數且j≤m；

C. 構建標準環境：設每一個環境因素Y(j)都有一個對應的變量X(j)，對每一個變量X(j)都設置一個標準值X0(j)，從而構建一個標準環境；

D. 標定：對外置標準黑體(22)實施標定，取得測量溫度的轉換參數，具體過程為：

D.1 計算初始值：設置外置標準黑體(22)的溫度為定值，通過溫度傳感器(4)測得內置參考體(21)的溫度，隨后通過焦平面探測器(3)分別測量內置參考體(21)的灰度和外置標準黑體的灰度，設在外置標準黑體(22)的溫度定值為T_w時，測得內置參考體(21)的溫度、內置參考體(21)的灰度和外置標準黑體的灰度分別為T_n、G_n和G_w；

改變外置標準黑體的溫度T_w，獲取N組T_w、G_w、T_n和G_n的值，設△G=G_w-G_n，△T=T_w-T_n，這樣就獲得了N組△G和△T的值，以△G為自變量，△T為應變量，用最小二乘法計算△G和△T這N組數據的斜率k和截距b；

在標準環境下通過焦平面探測器(3)測得目標物體(1)的灰度G；

計算目標物體(1)的溫度初始值T：T=k(G-G_n)+T_n+b；

D.2 修正：使外置標準黑體(22)置于標準環境內，設置外置標準黑體(22)的溫度為T0，以標準環境為基準，對每一個環境因素Y(j)依次執行如下操作：改變環境因素Y(j)，取得對應于改變后的環境因素Y(j)的變量X(j)，計算變化值X(j)和標準值X0(j)之間的差值△X(j)=X(j)-X0(j)，以外置標準黑體(22)為待測溫的目標物體(1)，根據D.1步驟所述計算出外置標準黑體(22)在環境因素Y(j)改變為X(j)后的溫度初始值T(j)，計算T(j)和T0的差值△T(j)=T(j)-T0，對每一個環境因素Y(j)都取的不同的p次X(j)值，從而獲得p組△X(j)和△T(j)的值，以△X(j)為自變量，△T(j)為應變量，用最小二乘法計算△X(j)和△T(j)這p組數據的斜率K(j)和截距B(j)，計算當環境因素Y(j)改變為X(j)后外置標準黑體(22)的溫度修正值T_x(j)=K[X(j)-X0]+B；

E. 確定終值：目標物體(1)在實際環境中的溫度T_R=T+T0+ 。

2.如權利要求1所述的基于內置參考體的高精度測溫方法，其特征是：環境因素包括：

Y(1)——環境溫度，X(1)取值范圍283K到303K；

Y(2)——焦平面探測器(3)的照相機(31)鏡頭至目標物體(1)的距離，X(2)取值范圍0.5m～10m；

Y(3)——目標物體(1)所處環境的相對濕度，X(3)取值范圍0～100%；

Y(4)——目標物體(1)的表面熱輻射率，X(4)取值范圍0～100%。