[發(fā)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

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• 申請日: 2021-02-04
• 公開（公告）號: CN112964364B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發(fā)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(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11781
• 代理人: 李學康

本發(fā)明公開了一種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(fā)射率不同的五種涂層材料。本發(fā)明還公開了一種該便攜式標定裝置進行紅外熱像儀標定的方法，將待標定紅外熱像儀對準該裝置鋁板涂有不同發(fā)射率涂層的一面，拍攝鋁板的熱圖，并采集其輻射數(shù)據(jù)和統(tǒng)計每個發(fā)射率涂層區(qū)域的平均輻射溫度；用手持式點溫儀對準該裝置鋁板上每個涂層區(qū)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(qū)域的溫度值，利用測量得到上述溫度值，求解不同溫度下紅外熱像儀的標定曲線。本發(fā)明裝置具有便于攜帶和可適應多種測量場景的優(yōu)點，本發(fā)明方法的計算步驟簡單，可實現(xiàn)快速標定。

技術領域

本發(fā)明涉及紅外成像標定領域，尤其涉及一種紅外熱像儀的便攜式標定裝置和標定方法。

背景技術

對處于復雜海面的船舶目標，諸多環(huán)境因素如太陽輻照強度、風速、風向等經(jīng)常發(fā)生不規(guī)律的變化，影響船舶目標溫度場的變化。在使用紅外熱像儀對船舶目標的輻射溫度/亮度進行采集時，通常需要在測量前對拍攝裝備進行一定的校驗，校驗的結果直接關系到最后對船舶目標的紅外輻射特征采集結果。

利用現(xiàn)有技術對船舶目標進行紅外輻射特性測量時，主要面臨以下問題：一是船舶目標一般尺寸較大，在利用紅外熱像儀對其進行拍攝時，通常需要在較遠距離處才能使得熱像儀鏡頭的視場角完整覆蓋整個船舶目標。同樣地，對紅外熱像儀的標定，最好也能在同一環(huán)境和同等距離下進行，而現(xiàn)有的面源黑體輻射源標定裝置通常采用電加熱的方式對整塊金屬板進行溫度控制，在保證尺度足夠大的前提下，很難滿足整塊金屬板溫度達到均勻分布的需求，無法滿足標定的需要；二是現(xiàn)有黑體輻射裝置受尺度較大的限制，其前面板散熱一般較大，如果考慮到周圍環(huán)境的不穩(wěn)定性，很容易造成黑體輻射面源輻射溫度的波動，對紅外熱像儀的標定結果產(chǎn)生影響。

發(fā)明內容

為解決紅外熱像儀在測量船舶目標紅外輻射特性時難以準確標定的問題，本發(fā)明公開了一種紅外熱像儀的便攜式標定裝置和標定方法，按照特定方案在其表面涂滿不同發(fā)射率的涂層材料，利用紅外熱像儀采集該裝置的紅外輻射特征，同時利用溫度測量設備(如點溫儀)記錄涂層表面的溫度分布情況，根據(jù)物體熱輻射傳輸方程，結合測量數(shù)據(jù)和一定的計算可以得到不同發(fā)射率涂層在熱像儀觀測結果下所滿足的狀態(tài)方程，對紅外熱像儀的測量結果進行標定，完成紅外熱像儀的標定。

本發(fā)明公開了一種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(fā)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(fā)射率按階梯式增長來進行選取，例如，不同涂料的發(fā)射率取值為：

ε₁＝0.5，ε₂＝0.6，ε₃＝0.7，ε₄＝0.8，ε₅＝0.9。

本發(fā)明公開了一種利用所述的紅外熱像儀的便攜式標定裝置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(fā)射率涂層的一面，拍攝鋁板的熱圖，并采集其輻射數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)，并統(tǒng)計每個發(fā)射率涂層區(qū)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(jù)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(qū)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(qū)域的溫度值，同時利用手持式點溫儀測量并記錄該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。