[發明專利]一種紅外熱像儀的便攜式標定裝置和標定方法

有效

• 申請號: 202110166698.4
• 申請日: 2021-02-04
• 公開（公告）號: CN112964364B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 王雅芬;何凜;石敏;鄭義成;毛德龍;江志浩;王康碩;任海剛;沙江;王玉菊;黃猛;張振杰
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍91977部隊
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00
• 代理公司: 北京豐浩知識產權代理事務所(普通合伙) 11781
• 代理人: 李學康

1.一種進行紅外熱像儀標定的方法，其特征在于，其利用紅外熱像儀的便攜式標定裝置來完成，所述的紅外熱像儀的便攜式標定裝置，包括導熱性能良好的便攜式鋁板，鋁板形狀為圓角矩形，鋁板表面涂有發射率分別為ε_i,i＝1,2,3,4,5,的五種涂層材料；便攜式鋁板選擇導熱效率比較均勻的鋁材料，不同涂料的發射率按階梯式增長來進行選取，不同涂料的發射率取值為：

ε₁＝0.5，ε₂＝0.6，ε₃＝0.7，ε₄＝0.8，ε₅＝0.9；

所述的進行紅外熱像儀標定的方法，其步驟包括：

將待標定紅外熱像儀對準該裝置鋁板涂有不同發射率涂層的一面，拍攝鋁板的熱圖，并采集其輻射數據，將安裝有IRSS3軟件的上位機連接待標定紅外熱像儀，IRSS3軟件獲取待標定紅外熱像儀所采集的輻射數據，并統計每個發射率涂層區域的平均輻射溫度，記為T_i，i＝1,2,3,4,5；紅外熱像儀與該裝置鋁板的距離由該裝置鋁板面積決定，其距離取值應使該裝置鋁板在紅外熱像儀的顯示屏幕上的圖像面積占據顯示屏幕總面積的1/3以上；

用手持式點溫儀對準該裝置鋁板上每個涂層區域的若干個點，取測量得到的若干個點的溫度平均值作為該涂層區域的溫度值，同時利用手持式點溫儀測量并記錄該手持式點溫儀測量時刻的大氣溫度T_a，再用手持式點溫儀測量并記錄鋁板涂層的背面溫度為T_l；

對于紅外熱像儀的便攜式標定裝置，假設其鋁板表面各處的溫度相同，則其不同發射率涂層滿足如下的熱輻射傳輸方程：

ε_iL_b,i(T)+(1-ε_i)L_b(T_a)＝L_i(T_i)+e(T_i)，

其中L_b,i(T)為鋁板背面溫度為T時，發射率為ε_i的涂層表面的未經大氣衰減的表觀紅外輻射亮度值，L_b(T_a)為大氣溫度T_a下黑體的紅外輻射亮度，L_i(T_i)為待標定紅外熱像儀測得的發射率為ε_i的涂層區域在平均輻射溫度為T_i時的平均紅外輻射亮度，平均紅外輻射亮度通過與待標定紅外熱像儀連接的上位機上安裝的IRSS3軟件計算得到，IRSS3軟件利用待標定紅外熱像儀所采集的輻射數據計算得到，e(T_i)為涂層區域在平均輻射溫度為T_i時的熱像儀測量誤差，也稱為紅外熱像儀的標定曲線；

在較小溫度變化范圍內，紅外熱像儀的測量誤差是溫度的線性函數，將熱像儀測量誤差表達為：

e(T_i)＝aT_i+b，

將該熱像儀測量誤差表達式帶入熱輻射傳輸方程，在不同涂層材料下得到關于未知變量L_b(T_a),a,b的5個線性方程組；對于該線性方程組的求解，每聯立其中3個方程即求得一組a,b的解，從而得到不同溫度下紅外熱像儀的標定曲線。

2.如權利要求1所述的進行紅外熱像儀標定的方法，其特征在于，對于所述的線性方程組的求解，分別取i＝1,2,5，i＝2,3,5，i＝3,4,5和i＝1,4,5，求解得到4組a,b的值，對該4組值取平均得到最后得到不同溫度下紅外熱像儀的標定曲線為：

其中，e(T)為紅外熱像儀在觀測區域平均輻射溫度為T時的測量誤差，T為觀測區域的平均輻射溫度。

3.如權利要求1所述的進行紅外熱像儀標定的方法，其特征在于，對于所述的線性方程組的求解，采用最小二乘方法求解得到變量a,b的取值，從而得到不同溫度下紅外熱像儀的標定曲線。