CN100547367C - 红外线温度计的校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种红外线温度计的校准方法，产生红外线温度计的红外线传感器灵敏值与红外线温度计的室温传感器参考电阻值，所述校准方法先利用红外线温度计对两个各别处于不同的室温环境下的待测物，量测出两待测物分别的红外线传感器输出信号、室温传感器电阻值，即可计算出红外线传感器的灵敏值与室温传感器的参考电阻值。

Description

红外线温度计的校准方法

技术领域

本发明涉及一种红外线温度计的校准方法，特别涉及一种在不同的室温环境下所进行的红外线温度计的校准方法。

背景技术

在美国专利号第6,065,866号专利中，提供了一种红外线温度计的校准方法，红外线温度计需在相同的室温T_U下，量测两个已知温度分别是T_S(1)、T_S(2)的物体1与物体2的温度值，及红外线传感器(radiation sensor)的输出信号U(1)、U(2)，由下列关系式(1)：

$T_s{\left(1\right)}^4=\frac{U\left(1\right)}{S}+{T_U}^4$

$T_s{\left(2\right)}^4=\frac{U\left(2\right)}{S}+{T_U}^4---\left(1\right)$

即得到红外线传感器的灵敏值S为

进而再从式(1)得到室温TU值。

但是，由于红外线温度计对于室温的变化很敏感，例如红外线耳温枪的量测准确度为±0.2℃，所以公知的采用相同室温的方式，必须控制室温变化ΔTU在±0.1℃以下，否则将会影响到耳温枪量测时的准确度。可是，要维持相同室温并非易事，例如一个正处在空调的环境一旦有人员进出，开门的时候就可能会影响到原本温度，再加上每个人进出的人员的体温不同，所以要使室温变化ΔTU在±0.1℃以下是相当困难的，必须得花上不少的资金采购相关硬设备才可尽量维持固定的室温。

有鉴于此，本发明提供了一种红外线温度计的校准方法，以克服现有技术中的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于在提供一种红外线温度计的校准方法，其利用两个各别处于不同的室温环境下的待测物，并根据针对两待测物所测得之各别红外线传感器的输出信号与室温传感器电阻值，即可计算出红外线传感器的灵敏值与室温传感器的参考电阻值。

本发明的另一目的在于提供一种红外线温度计的校准方法，其不受室温的拘束，即无需要在室温相同的环境下才能进行，以解决已知需投资大量资金购买控制温度的相关硬设备上。

根据本发明所揭示的红外线温度计的校准方法，用于产生红外线温度计的红外线传感器灵敏值S，及红外线温度计的室温传感器参考电阻值R_O，该校准方法先在室温为T_U1的环境下，利用红外线温度计对已知温度为T_S1的第一待测物，量测出此时红外线温度计的红外线传感器的输出信号为U1、室温传感器的电阻值为另于另一室温T_U2下，利用红外线温度计对已知温度为T_S2的第二待测物，量测出此时红外线温度计的红外线传感器的输出信号为U2、室温传感器的电阻值为

之后，利用已得知的第一待测物的温度T_S1、第二待测物的温度T_S2、输出信号U1、输出信号U2、电阻值

与电阻值代入以下关系式：

$T_{U2}^4-\frac{U2}{U1}{T}_{U1}^4+\frac{U2}{U1}{T}_{S1}^4-T_{S2}^4=0$

其中 $T_{U1}=\frac{1}{a+b\·\ln \left(\frac{R_{T_{U1}}}{R_0}\right)+c{\left[\ln \left(\frac{R_{T_{U1}}}{R_0}\right)\right]}^3},$ $T_{U2}=\frac{1}{a+b\·\ln \left(\frac{R_{T_{U2}}}{R_0}\right)+c{\left[\ln \left(\frac{R_{T_{U2}}}{R_0}\right)\right]}^3}$

其中，a、b与c是温度系数。即可计算出室温传感器的参考电阻值R_O，接续再利用参考电阻值R_O计算出室温T_U1与室温T_U2，并再由室温T_U1或室温T_U2推算出该红外线传感器的灵敏值S。

附图说明

图1为本发明红外线温度计校准的方法的步骤。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述：

红外线温度计本身具有红外线传感器(radiation sensor)与室温传感器(ambient sensor)，本发明所公开了红外线温度计的校准方法，即要求得红外线传感器的灵敏值S与室温传感器的参考电阻值R_O，其中参考电阻值R_O是在室温为25℃时的电阻值。

下面参照图1，图1是本发明红外线温度计校准的方法的步骤。本发明红外线温度计的校准方法，提供两个已知温度的待测物即温度为T_S1的第一待测物与温度为T_S2的第二待测物，且第一待测物与第二待测物分别处在不同的室温环境下，第一待测物在第一室温为T_U1的环境中、第二待测物在第二室温为T_U2的环境中。如图1所示步骤S1中，红外线温度计在第一室温T_U1的环境下，对已知温度为T_S1的第一待测物，量测此时红外线传感器所对应的输出信号为U1、室温传感器所对应的电阻值为

接着在步骤S2中，红外线温度计在第二室温T_U2的环境下，对已知温度为T_S2的第二待测物，量测此时红外线传感器所对应的输出信号为U2、室温传感器所对应的电阻值为

接着，通过关系式(2)：

$T_S^4=T_U^4+\frac{U}{S}---\left(2\right)$

其中T_S表待测物温度、T_U表室温、U表红外线传感器的输出信号、S表红外线传感器的灵敏值。将由步骤S1与步骤S2所测得的参数代入关系式(2)，即可得到以下的关系式(3)：

$\begin{array}{c}{T}_{S1}^4=T_{U1}^4+\frac{U1}{S}\\ T_{S2}^4=T_{U2}^4+\frac{U2}{S}\end{array}---\left(3\right),$ 并且可从关系式(3)

推得红外线传感器的灵敏值S为：

$S=\frac{U1}{T_{S1}^4-T_{U1}^4}=\frac{U2}{T_{S2}^4-T_{U2}^4}---\left(4\right),$ 且第一室温T_U1、

第二室温T_U2可用关系式(5)表示：

$T_{U1}=\frac{1}{a+b\·\ln \left(\frac{R_{T_{U1}}}{R_0}\right)+c{\left[\ln \left(\frac{R_{T_{U1}}}{R_0}\right)\right]}^3}=T_U(R_{T_{U1}},R_0)---\left(5\right)$

$T_{U2}=\frac{1}{a+b\·\ln \left(\frac{R_{T_{U2}}}{R_0}\right)+c{\left[\ln \left(\frac{R_{T_{U2}}}{R_0}\right)\right]}^3}=T_U(R_{T_{U2}},R_0)$

其中a、b与c是温度系数由传感器的制造厂商所提供。之后，将关系式(5)代入关系式(4)即可获得方程式(6)：

$T_U{(R_{T_{U2}},R_0)}^4-\frac{U2}{U1}{T}_U{(R_{T_{U1}},R_0)}^4+\frac{U2}{U1}{T}_{S1}^4-T_{S2}^4=0---\left(6\right)$

接着依序如图1步骤S3～S5所示，利用数值分析方法如牛顿法(Newton’smethod)、二分法(bisection method)、割线法等方式，即可求得室温传感器的参考电阻值R_O，并再将参考电阻值R_O代入关系式(5)，即可求得室温T_U1、室温T_U2，最后再将已求得室温T_U1、室温T_U2代入关系式(4)，即可求得红外线传感器的灵敏值S。

本发明揭示一种新的红外线温度计的校准方法，能够在不同的室温环境下即可进行校准，得到红外线传感器的灵敏值S与室温传感器的参考电阻值R_O的两个所需校正的参数，进而克服公知的必须在相同室温下才能进行校准方法的缺失，而无须花费不少金钱于购买控制温度的相关硬设备上。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1、一种红外线温度计的校准方法，所述红外线温度计包括红外线传感器和室温传感器，红外线温度计的校准方法，是要求得红外线传感器的灵敏度和室温传感器的参考电阻值，其特征在于，所述校准方法步骤如下：

在第一室温下，利用所述红外线温度计对已知温度为第一温度的第一待测物，量测出所述红外线传感器的第一输出信号与所述室温传感器的第一电阻值；

在第二室温下，利用所述红外线温度计对已知温度为第二温度的第二待测物，量测出所述红外线传感器的第二输出信号与所述室温传感器的第二电阻值；及

利用所述第一温度、第二温度、第一输出信号、第二输出信号、第一电阻值与第二电阻值计算出该室温传感器的参考电阻值，再利用所述参考电阻值计算出所述第一室温与所述第二室温，并再由所述第一室温与所述第二室温推算出该红外线传感器的灵敏值。

2.如权利要求1所述的红外线温度计的校准方法，其特征在于，其中所述参考电阻值由方程式： $T_{U2}^4-\frac{U2}{U1}{T}_{U1}^4+\frac{U2}{U1}{T}_{S1}^4-T_{S2}^4=0$ 所算出的，且 $T_{U1}=\frac{1}{a+b\·\ln \left(\frac{R_{T_{U1}}}{R_0}\right)+c{\left[\ln \left(\frac{R_{T_{U1}}}{R_0}\right)\right]}^3},$ $T_{U2}=\frac{1}{a+b\·\ln \left(\frac{R_{T_{U2}}}{R_0}\right)+c{\left[\ln \left(\frac{R_{T_{U2}}}{R_0}\right)\right]}^3}$

其中T_U1表示为所述第一室温，T_U2表示为所述第二室温，T_S1表示为所述第一待测物的第一温度，T_S2表示为所述第二待测物的第二温度，U1表示为所述第一输出信号，U2表示为所述第二输出信号，

表示为所述第一电阻值，表示为所述第二电阻值，Ro表示为所述参考电阻值，a、b与c是已知温度系数。

3.如权利要求2所述的红外线温度计的校准方法，其特征在于，其中利用牛顿法或二分法的数值方法计算出所述参考电阻值。

4.如权利要求1所述的红外线温度计的校准方法，其特征在于，其中所述参考电阻值是于固定室温下的电阻值。

5.如权利要求4所述的红外线温度计的校准方法，其特征在于，其中所述固定室温为25℃。

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