[發(fā)明專利]非制冷測溫熱像儀輻射標定與溫度測量方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201911190023.2 | 申請日： | 2019-11-28 |
| 公開（公告）號： | CN111024238B | 公開（公告）日： | 2021-10-15 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 常婧璇;毛嵩程;李科 | 申請（專利權(quán)）人： | 天津津航技術(shù)物理研究所 |
| 主分類號： | G01J5/00 | 分類號： | G01J5/00;G01J5/08 |
| 代理公司： | 中國兵器工業(yè)集團公司專利中心 11011 | 代理人： | 周恒 |
| 地址： | 300308 天津*** | 國省代碼： | 天津;12 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 制冷 測溫 熱像儀 輻射 標定 溫度 測量方法 | ||
本發(fā)明屬于紅外成像測溫應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種非制冷測溫熱像儀輻射標定與溫度測量方法，所述測量方法的實施過程分為兩個階段：第一階段為輻射溫度標定階段，第二階段為溫度測量階段；與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明相較于傳統(tǒng)的非制冷測溫熱像儀輻射溫度測量方法增加了從開機至焦平面溫度穩(wěn)定過程中的數(shù)據(jù)標定方法，以及從開機至焦平面溫度穩(wěn)定過程中的溫度測量方法。傳統(tǒng)的非制冷熱像儀溫度測量方法在開機后需長時間等待焦平面溫度穩(wěn)定才可進行測溫，本發(fā)明可以在非制冷測溫熱像儀開機后無需等待焦平面溫度穩(wěn)定，從而立即進入測溫工作狀態(tài)。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于紅外成像測溫應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種非制冷測溫熱像儀輻射標定與溫度測量方法，該方法可顯著提高輻射測量的精度，減小由于開機過程中鏡頭溫度和焦平面溫度的溫差變化導(dǎo)致的測溫誤差，從而使非制冷測溫熱像儀具備了開機快速測溫能力。
背景技術(shù)
隨著非制冷型紅外探測器近年來逐漸向低成本、小型化的趨勢發(fā)展，紅外輻射測溫技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于人體溫度測量、電力檢測等領(lǐng)域。紅外輻射測溫技術(shù)相比傳統(tǒng)的測溫手段具有非接觸、測溫速度快的技術(shù)優(yōu)勢。但是，由于傳統(tǒng)的紅外輻射測溫算法與輻射標定技術(shù)的局限性，使得非制冷測溫熱像儀啟動后通常需要長時間的等待才可以準確地進行輻射溫度測量，這是由于啟動后鏡頭溫度上升較慢而焦平面溫度上升較快所引起的鏡頭與焦平面的溫差變化而引入的誤差。
發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：如何提出一種具有開機快速測溫能力的紅外輻射溫度測量方法，以改善傳統(tǒng)的非制冷測溫熱像儀測溫算法在從開機至焦平面溫度穩(wěn)定的過程中，由于鏡頭溫度與焦平面溫度溫差變化引起的誤差，以及節(jié)省需要長時間待機以達到焦平面溫度穩(wěn)定過程中無法測溫的時間。
(二)技術(shù)方案
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種非制冷測溫熱像儀輻射標定與溫度測量方法，所述測量方法的實施過程分為兩個階段：
第一階段為輻射溫度標定階段，第二階段為溫度測量階段；
其中，輻射溫度標定結(jié)果作為測溫運算階段的輸入，需要提前進行標定；而在進行輻射溫度標定之前，先在非制冷紅外熱像儀鏡頭上安裝溫度傳感器，通過數(shù)據(jù)線纜與計算機相連可實時獲取到鏡頭溫度與非制冷探測器焦平面溫度，為標定過程提供硬件設(shè)備保障。
其中，所述輻射溫度標定階段包括如下步驟：
步驟11：將黑體和紅外成像器放置在溫箱中，根據(jù)非制冷測溫熱像儀使用的環(huán)境溫度條件，在其工作溫度范圍內(nèi)，每間隔ΔTenv設(shè)置一個標定溫度點；
步驟12：在每一標定溫度點Tenv處，對非制冷測溫熱像儀保溫到位；保溫結(jié)束后，將黑體溫度調(diào)整至測溫范圍內(nèi)的某一點，記錄此時的黑體溫度Tb'，從非制冷測溫熱像儀通電開始進行計時，每間隔時間約Δt，記錄該時刻的鏡頭溫度與焦平面溫度，單位為℃，并采集該時刻的紅外圖像，記錄紅外圖像中黑體目標的灰度均值，直至鏡頭溫度與焦平面溫度達到穩(wěn)定為止，記錄下從開機至到達穩(wěn)定狀態(tài)的時間tbalance；
步驟13：在焦平面溫度達到穩(wěn)定后，根據(jù)所需的測溫范圍以每ΔTblack的間隔調(diào)整黑體溫度，記錄每一黑體溫度處的紅外圖像，以獲取不同目標溫度Tblack下的紅外圖像中黑體目標的灰度均值GI(Tblack)，至此，每個標定點都可以得到一條灰度均值GI(Tblack)—黑體溫度Tblack的對應(yīng)關(guān)系；
步驟14：溫箱升溫5℃，重復(fù)步驟12和步驟13，直至完成所有的標定溫度點的圖像采集。
其中，所述溫度測量階段包括如下步驟：
步驟21：焦平面溫度穩(wěn)定狀態(tài)下的溫度測量；包括：
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