[發(fā)明專利]CCD和紅外熱像儀相結(jié)合的物體表面溫度測量方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110347314.9
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113375815B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張玉存;劉鑫;米松濤;付獻(xiàn)斌
• 申請（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號: G01J5/53
• 分類號: G01J5/53;G01J5/48
• 代理公司: 北京孚睿灣知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11474
• 代理人: 韓燕

1.一種CCD和紅外熱像儀相結(jié)合的物體表面溫度測量方法，其特征在于：其包括以下步驟：

S1，確定CCD相機(jī)中修正參數(shù)K值的大小，具體步驟包括：

(1)啟動黑體爐，CCD相機(jī)的鏡頭瞄準(zhǔn)黑體爐的靶子，使得黑體空腔的數(shù)字圖像成像在計算機(jī)顯示器的中心，然后，設(shè)置CCD相機(jī)的增益為自動增益控制，關(guān)閉白平衡開關(guān)；

(2)安裝好黑體爐控溫系統(tǒng)；

(3)確定CCD相機(jī)的測溫范圍，在溫差范圍內(nèi)每隔A度標(biāo)定一次，共標(biāo)定S個標(biāo)定測溫點，S≥15；將黑體爐控溫系統(tǒng)的溫度當(dāng)做CCD測溫儀器測得的溫度，設(shè)定控溫系統(tǒng)一個溫度T，CCD輸出一組R、G、B值，當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，讀取R、G、B值和溫度T；

(4)獲取標(biāo)定后的K值：

對每一個標(biāo)定測溫點，獲取CCD相機(jī)中的K值：

其中，K_R，K_G，K_B為紅、綠、藍(lán)三路信號每次測量的增益系數(shù)，通過黑體標(biāo)定得到；

(5)同時，對每一個標(biāo)定測溫點，根據(jù)CCD相機(jī)輸出的R、G、B值，計算ln(RB/G²)的值；

對每一個標(biāo)定測溫點，得到一個(ln(RB/G²)，K)的坐標(biāo)點，其中l(wèi)n(RB/G²)為橫坐標(biāo)，K值為縱坐標(biāo)，根據(jù)ln(RB/G²)和K值進(jìn)行擬合出CCD相機(jī)的K值標(biāo)定曲線圖；

S2，CCD相機(jī)分別獲得第一背景和第二背景下的目標(biāo)物體和參考體的圖像，并通過圖像處理分別得到四張圖像的單通道輻射灰度圖的平均灰度值；

S3，使用三基色測溫法的輻射溫度計算模型，分別得到第一背景目標(biāo)物體溫度T_r1、第一背景參考體溫度T_r2、第二背景目標(biāo)物體溫度T_r3和第二背景參考體溫度T_r4；

S4，根據(jù)三基色測溫法和雙背景輻射原理，得到目標(biāo)物體的初始發(fā)射率；

所述目標(biāo)物體的初始發(fā)射率模型為：

其中，L(T_r1)為第一背景下目標(biāo)物體的輻射出射度，L(T_r2)為第二背景下目標(biāo)物體的輻射出射度，L(T_r3)為第一背景下參考體的輻射出射度，L(T_r4)為第二背景下參考體的輻射出射度；ε_m(T₀)是目標(biāo)物體的初始發(fā)射率；ε_R是參考體的表面法向發(fā)射率；

S5，將構(gòu)建發(fā)射率校正后的紅外測溫模型，進(jìn)行目標(biāo)溫度的校正，得到測量物體表面真實溫度；

關(guān)閉外加輻射源，待環(huán)境溫度恢復(fù)穩(wěn)定后，將紅外熱像儀移動到CCD相機(jī)測量目標(biāo)物體的測量位置，測出目標(biāo)物體的準(zhǔn)確溫度，根據(jù)紅外熱輻射原理可得：

式中，其中T₀為待測物體真實表面溫度，T_r為紅外熱像儀校正前測量的物體表面溫度，ε_m(T₀)是目標(biāo)物體的初始發(fā)射率，ε_R為參考體的表面法向發(fā)射率，n表示開方，當(dāng)紅外熱像儀使用短波時取2，長波段時取4。