[發明專利]CCD和紅外熱像儀相結合的物體表面溫度測量方法及系統

有效

• 申請號: 202110347314.9
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113375815B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 張玉存;劉鑫;米松濤;付獻斌
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G01J5/53
• 分類號: G01J5/53;G01J5/48
• 代理公司: 北京孚睿灣知識產權代理事務所(普通合伙) 11474
• 代理人: 韓燕

本發明提供一種CCD和紅外熱像儀相結合的物體表面溫度測量方法和系統，方法包括步驟：S1，確定CCD相機中修正參數K值的大小；S2，分別獲得第一背景和第二背景下的目標物體和參考體的圖像的單通道輻射灰度圖的平均灰度值；S3，得到第一背和第二背景目標物體和參考體溫度；S4，得到目標物體的初始發射率；S5，進行目標溫度的校正，得到測量物體表面真實溫度。系統包括：測溫設備、物體加熱設備和終端設備；測溫設備包括基座、紅外熱像儀、CCD相機；加熱設備包括陶瓷加熱爐和外加輻射源；終端設備，用于接收CDD相機傳送的數據并進行數據處理。本發明克服了紅外熱像儀測溫過程中受物體表面發射率變化的影響以及CCD測溫結果誤差過大問題，提高了測溫精確性。

技術領域

本發明涉及紅外測溫領域，特別是涉及一種CCD和紅外熱像儀相結合的物體表面溫度測量方法及系統。

背景技術

在紅外測溫領域中，發射率的測量占據著重要的地位，是表征物體表面熱輻射能力的一項重要參數，發射率的微小變化就能導致較大的測量溫度誤差。一個物體的發射率與它的材料、形狀、表面粗糙度、氧化程度、顏色、厚度等因素有關，并且在不同的溫度和波長有不同的值。因此，發射率的研究狀況水平也成了紅外輻射技術應用發展的重要標志。隨著科技的進步，紅外測量在測溫、紅外成像、紅外隱身和太空遙測等重要領域有了快速發展。一方面對材料發射率的精度控制提出了新的要求；另一方面，也推動了發射率測量精度的提高。紅外測溫技術是紅外測量應用最早的領域之一，其測量精度水平與材料的發射率密切相關。

在紅外測溫領域中，為了提高紅外測溫精度，提出了很多獲取物體表面發射率的方法。根據他們的測量原理和方法各不相同，目前主要分為能量法、量熱法和多波長法。能量法的優點是能夠快速、直觀的測量出發射率的大小，但是其測量精度和系統性能仍不夠完善；量法簡單、準確、應用廣泛，但被測物體表面不均勻的溫度分布會導致計算得到的發射率存在較大誤差，且對實驗環境要求較高；多波長法不需要特制試樣、測量速度快、可現場測量，但是由于理論不夠成熟，模型對材料的適用性較差，所以待測精度有待提高。因此，如何準確獲取物體表面發射率，提高測溫精度成為紅外測溫領域中的重中之重。

發明內容

針對紅外測溫過程中物體表面溫度受發射率影響測量精度低的問題，本發明提供一種CCD和紅外熱像儀相結合的物體表面溫度測量方法與系統。

本發明提出的一種CCD和紅外熱像儀相結合的物體表面溫度測量方法，其包括以下步驟：

S1，確定CCD相機中修正參數K值的大小，具體步驟包括：

(1)啟動黑體爐，CCD相機的鏡頭瞄準黑體爐的靶子，使得黑體空腔的數字圖像成像在計算機顯示器的中心，然后，設置CCD相機的增益為自動增益控制，關閉白平衡開關；

(2)安裝好黑體爐控溫系統；

(3)確定CCD相機的測溫范圍，在溫差范圍內每隔A度標定一次，共標定S個標定測溫點，通常S≥15；將黑體爐控溫系統的溫度當做CCD測溫儀器測得的溫度，設定控溫系統一個溫度T，CCD輸出一組R、G、B值，當達到穩定狀態時，讀取R、G、B值和溫度T；

(4)獲取標定后的K值：

對每一個標定測溫點，獲取CCD相機中的K值：

其中，K_R，K_G，K_B為紅、綠、藍三路信號每次測量的增益系數，通過黑體標定得到；

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