[發明專利]一種基于彩色相機芯片的高溫溫度場相機

在審

• 申請號: 202011009298.4
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112212978A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 李昌立
• 申請（專利權）人: 菲茲克光電（長春）有限公司
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00;G01J5/08
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 符繼超

1.一種基于彩色相機芯片的高溫溫度場相機，其特征在于，包括：光學鏡頭(100)、溫度場相機(200)和含顯示軟件的計算機(300)；

其中，所述光學鏡頭(100)與所述溫度場相機(200)螺紋連接；所述溫度場相機(200)與所述含顯示軟件的計算機(300)通過數據線電連接；

所述溫度場相機(200)包括帶通濾光片(210)、彩色相機芯片(220)、電路及溫度圖像處理單元(230)，所述帶通濾光片(210)與所述彩色相機芯片(220)機械連接或采用光學膠粘接；

待測高溫目標發出的光輻射，經所述光學鏡頭(100)聚焦，經所述帶通濾光片(210)濾除帶外噪聲，成像到所述彩色相機芯片(220)上，所述彩色相機芯片(220)按照R、G、B三基色，將相應波段的光信號轉換成電信號，經所述電路及溫度圖像處理單元(230)放大、AD變換，運算后，經所述數據線傳輸到所述含顯示軟件的計算機(300)，經顯示軟件，給出待測高溫目標的溫度場分布。

2.根據權利要求1所述的一種基于彩色相機芯片的高溫溫度場相機，其特征在于，基于比色法的測溫原理，待測目標的溫度滿足

式中，λ_R、λ_G、λ_B分別為相機芯片R、G、B三基色分色濾色片的中心波長；Δλ_R、Δλ_G、Δλ_B分別指以λ_R、λ_G、λ_B為中心波長的光譜帶寬；T_R-G為用R與G表征的目標熱力學溫度；T_B-G為用B與G表征的目標熱力學溫度；C₂為普朗克第二輻射常數；A_R、A_G和A_B分別為R、G、B三基色的灰度與信號強度轉化系數，為常數；H(λ_R)、H(λ_G)、H(λ_B)分別為R、G、B三基色對應的光譜灰度；ε(λ_R,T)、ε(λ_G,T)、ε(λ_B,T)分別為R、G、B三基色譜段內中心波長的光譜發射率；I(λ_R)、I(λ_G)、I(λ_B)分別為λ_R、λ_G、λ_B為中心波長的強度分布函數；

在可見光范圍內，為常數，且設

式中，I_R、I_G、I_B為相機芯片R、G、B三基色像元對應的強度信息；

則所以待測目標表面的輻射溫度為

3.根據權利要求1所述的一種基于彩色相機芯片的高溫溫度場相機，其特征在于，光學鏡頭(100)具有焦距調節和光圈調節的功能。

4.根據權利要求1所述的一種基于彩色相機芯片的高溫溫度場相機，其特征在于，帶通濾光片(210)的帶寬為0.4μm～0.8μm。

5.根據權利要求1所述的一種基于彩色相機芯片的高溫溫度場相機，其特征在于，所述彩色相機芯片(220)為硅基CCD或CMOS彩色相機芯片。

6.根據權利要求2所述的一種基于彩色相機芯片的高溫溫度場相機，其特征在于，所述電路及溫度圖像處理單元(230)采取如下步驟進行待測目標對應點的溫度解析：

步驟一：所述電路及溫度圖像處理單元(230)的中央處理器采集R、G、B三基色像元強度信息I_R、I_G、I_B；

步驟二：判讀I_R、I_G、I_B數值，如果I_R、I_G均遠大于0，根據公式(3)計算待測高溫目標對應點的溫度；如果I_R接近或等于0，而I_B、I_G均大于0，則根據公式(4)計算待測高溫目標對應點的溫度；在式(6)或式(7)中，若I_G等于0，或者I_R、I_G、I_B的數值有二項為0，則目標的溫度低于可判斷閾值而無法判斷溫度，均顯示最低可判斷溫度；

步驟三：將步驟二解析的各點溫度信息，通過數據線，傳輸到所述含顯示軟件的計算機(300)，經顯示軟件，構建待測高溫目標的溫度場，給出溫度場分布信息。