[發明專利]一種基于彩色相機的高溫溫度場分布測試裝置和方法

在審

• 申請號: 202011009576.6
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112082659A
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 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

本發明公開了一種基于彩色相機的高溫溫度場分布測試裝置和方法，包括光學部分、電學部分和軟件部分；光學部分包括衰減濾光片組和光學鏡頭；電學部分包括彩色相機、數據線和計算機；衰減濾光片組、光學鏡頭和彩色相機依次螺紋連接；彩色相機與計算機電連；待測高溫目標發出光輻射，經衰減濾光片組衰減和濾波，彩色相機上的感光芯片CCD或CMOS，按照R、G、B三基色，將相應波段的光信號轉換成電信號，傳輸到計算機，經軟件部分解析出待測高溫目標的溫度場分布。本發明的測試結果，受待測目標狀態、表面粗糙程度、表面化學特性等因素影響小，能夠實現高溫溫度場分布的高準確度測試，實時精確反應待測目標的溫度場特性。

技術領域

本發明屬于溫度測試技術領域，更具體的說是涉及一種基于彩色相機的高溫溫度場分布測試裝置和方法。

背景技術

在金屬冶煉、陶瓷燒制等領域，高效精準地測量和監測生產過程中產品表面的溫度，是保證產品質量的重要環節之一；在發動機領域，特別是航空發動機領域，為了保證發動機本身性能的穩定性和提高其使用壽命，需要對高速運轉的輪葉溫度進行精準的測試；在科學研究領域，航天飛機進入大氣層的溫度特性，超高速目標風洞研究過程中的溫度特性、新工藝、新材料的研發等過程中的溫度測試與控制，這些都離不開對高溫的溫度場分布，實時精確反應待測目標的溫度場特性。

目前市場上的溫度場測試設備主要有兩類，基于輻射測溫的熱像儀和示溫漆(溫敏漆)。熱像儀有兩種，一種是工作在遠紅外(8μm-14μm)波段，一種是工作在可見光紅光及近紅外波(0.6μm-1.1μm)，這兩種波段的熱像儀均是采用單波段，認為材料的發射率是常量，不隨溫度和狀態的變化而改變，而且在測試時，需要手工輸入近似值，這對于具有明確發射率的材料，以及溫度測試精度要求不太高的條件下，對測試結果的影響不大，但是對于高溫情況，特別是固液狀態轉變、表面粗糙度變化以及有無氧化層等情況，材料發射率對測試結果的影響不可忽略。

示溫漆是一種涂敷在待測物體表面，且其顏色隨溫度的變化而改變，通過對顏色的變化來判讀物體表面溫度及其分布的功能涂料。這種測溫方式屬于非侵入式，不需要測試引線，不會對試驗件造成破壞，不會對目標溫度場產生干擾，可用于惡劣環境下測量，不破壞被測件的結構和工作狀態，不影響被測試件的啟動和傳熱特性，對較高速度旋轉結構和復雜構件的壁面溫度以及顯示大面積分布有獨到之處，使用方便，成本低。其缺點是測溫范圍窄，所測溫度低，溫度分辨精度低，用完即廢，屬于易耗品。

因此，如何提供一種基于彩色相機的高溫溫度場分布測試裝置和方法是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種基于彩色相機的高溫溫度場分布測試裝置和方法，測試結果受待測目標狀態、表面粗糙程度、表面化學特性等因素影響小，能夠實現高溫溫度場分布的高準確度測試，實時精確反應待測目標的溫度場特性。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于彩色相機的高溫溫度場分布測試裝置，包括：光學部分、電學部分和軟件部分；

其中，所述光學部分包括衰減濾光片組和光學鏡頭；所述電學部分包括彩色相機、數據線和計算機；所述衰減濾光片組、光學鏡頭和所述彩色相機依次螺紋連接；所述彩色相機與所述計算機通過所述數據線電連接。

待測高溫目標發出的光輻射，經所述衰減濾光片組(110)衰減和濾波，所述彩色相機上的感光芯片CCD或CMOS，按照R、G、B三基色，將相應波段的光信號轉換成電信號，經所述數據線傳輸到所述計算機，經軟件部分解析出待測高溫目標的溫度場分布。

優選的，基于比色法的測溫原理，待測目標的溫度滿足