[發明專利]多光譜輻射測溫裝置及使用方法

有效

• 申請號: 202110463506.6
• 申請日: 2021-04-25
• 公開（公告）號: CN113237559B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 戴景民;王振濤;陳楊;楊宗舉;鄭洪全
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01J5/02
• 分類號: G01J5/02;G01J5/48
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 劉景祥

本發明公開了一種多光譜輻射測溫裝置及使用方法，其中，裝置包括：多光譜輻射采集模塊和多光譜溫度場重建模塊，多光譜輻射采集模塊包括控制單元、分光單元、紅外熱像儀，控制單元包括電機和頻率計，用于根據頻率計的示數控制電機轉速，與紅外熱像儀拍攝速率同步；分光單元包括濾光片和調制盤，用于當電機帶動調制盤轉動時，使被測目標與調制盤相對運動，以切割被測目標的圖像，再根據預設探測波段選取對應波長的濾光片，透射出被測目標在不同波長下的光束；紅外熱像儀用于將透射后的光束轉化為數字圖像序列；另一模塊用于處理并分析數字圖像序列得到被測目標的真溫場。該裝置針對激光加熱測溫的實際需求，解決現有測溫裝置無法測量真溫場的問題。

技術領域

本發明涉及輻射測溫裝置技術領域，特別涉及一種多光譜輻射測溫裝置及使用方法。

背景技術

在自然界中，所有高于絕對零度的物體均在向外發射輻射能量，其中波長在0.76μm-1000μm之間稱為紅外光波。紅外光波具有很高的溫度效應，溫度越高則輻射能量越強，這是紅外熱成像測溫技術的基礎理論。

紅外熱像儀是能夠實現熱像測溫的精密儀器，作為紅外測溫技術的核心設備，已經廣泛應用于工業、軍事、航天和民用等領域。2010年，華東理工大學，段冀淵等人針對現有的家用電器升溫檢測問題，研制了一套運用紅外熱像儀的非接觸式測溫裝置，實驗結果表明，紅外測溫方法比傳統的熱電偶測溫方法效率高、自動化程度高、數據實時性好；2011年，天津大學，安俊超等人使用紅外熱成像儀記錄焊接過程，借助其配套的后處理軟件，可以方便的測出焊縫和熱響應區任意偉指出的焊接熱循環曲線；2015年，華北理工大學，馬翠紅等人為了提高鋼水的測溫精度，搭建了一套紅外熱像測溫裝置，通過小波去噪方法獲得信噪比較高的紅外灰度圖像，使其真實的再現溶池表面溫度場情況；2016年，中北大學，田培培等人搭建了一套用于測量溫壓彈爆炸溫度場的紅外測溫裝置，測量所得爆炸火球的最高溫度為2881℃，精度約為+8.7％；2019年，中北大學，王凌宇等人運用紅外熱像儀進行了彈藥熱毀傷的數據測量，并進行了誤差來源理論分析，提升了熱圖像辨識度，改善了火球毀傷范圍定位的準確度。目前人們使用的基于紅外熱像儀的輻射測溫裝置，測量所得結果均是被測目標的亮溫而不是真實溫度，如果要獲取被測物體的真實溫度，則必須知道被測物體的發射率，然而大多數被測物體的發射率參數均未知，故無法根據發射率求得被測目標的真溫。

因此，目前亟待一種針對激光加熱的真溫場信息測量的裝置。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本發明的一個目的在于提出一種多光譜輻射測溫裝置。

本發明的另一個目的在于提出一種多光譜輻射測溫裝置的使用方法。

為達到上述目的，本發明一方面實施例提出了多光譜輻射測溫裝置，包括：多光譜輻射采集模塊和多光譜溫度場重建模塊，其中，所述多光譜輻射采集模塊包括控制單元、分光單元、紅外熱像儀，所述控制單元包括電機和頻率計，用于根據所述頻率計的示數控制所述電機的轉速，與所述紅外熱像儀的拍攝速率同步；所述分光單元包括濾光片和調制盤，用于當所述電機帶動所述調制盤轉動時，使被測目標與所述調制盤相對運動，以切割所述被測目標的圖像，再根據預設探測波段選取對應波長的濾光片，經由所述濾光片透射出所述被測目標在不同波長下的光束；所述紅外熱像儀用于將被測目標不同波長下被測目標的光束轉化為數字圖像序列；所述多光譜溫度場重建模塊包括工控機，用于處理并分析所述數字圖像序列得到所述被測目標的真溫場。

本發明實施例的多光譜輻射測溫裝置，解決了單目標多光譜成像技術，實現真溫場的測量；裝置內部光路較為簡單，易于實現，可以獲得4個波長的溫度場；軟件系統兼容性強、功能完整，可以實時顯示出被測目標的真溫場，同時也可以記錄下完整的升溫曲線。

另外，根據本發明上述實施例的多光譜輻射測溫裝置還可以具有以下附加的技術特征：