CN106404177B - 红外线扫描测温修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种红外线扫描测温修正方法，属于红外热像测温技术领域，该方法包括获取红外线扫描仪扫描视场的测温像素点信息；根据所述测温像素点信息，基于预设的温度修正模型，修正红外线扫描仪所测的温度。通过预设的温度修正模型，对红外线扫描仪扫描视场的每个测温像素点的温度进行修正，纠正视窗角度和距离对红外线扫描仪测量的温度的影响，使红外线扫描仪测量的温度更加精确的接近被测目标的温度，提高了红外线扫描仪扫测量温度的精确性。

Description

红外线扫描测温修正方法

技术领域

本发明涉及红外热像测温技术领域，特别涉及一种红外线扫描测温修正方法。

背景技术

为了对焦化加热炉进行科学的运行和管理，需要对炉管表面的温度场分布进行实时监测，精确的侧脸炉膛内任意点的炉管表面温度，分析炉管表面温升和温差的变化来判断炉管内部结焦的趋势以及结焦的状态并对可视场范围内的炉管进行高温、低温超限预警。

现在一般采用红外测温技术对炉管表面的温度场分布进行实时监测，但是现有的红外测温技术仍存在明显的缺陷：如图1所示，红外线扫描仪1在通过视窗镜片测量被测目标3的温度时(被测目标3实际温度为400度)，由于红外线扫描仪1与被测目标3之间的距离、视窗镜片的散射、折射以及边沿效应等因素的影响，所测量的温度分布如图2所示，图2中红外线扫描仪所测量的温度呈波峰温度形式分布，即视窗中心的温度高，视窗两边的温度逐渐降低，而且视窗中心的温度和视窗两边的温度与被测目标的实际温度相差较大。因此红外线扫描仪所测温度不准确，与被测目标本身的温度存在较大的误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种红外线扫描测温修正方法，以解决现有的红外线扫描仪所测温度不准确的问题。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：提供一种红外线扫描测温修正方法，包括：

分别获取红外线扫描仪扫描信息和被测目标的尺寸信息，所述红外线扫描仪扫描信息包括扫描视场的测温像素点信息及红外线扫描仪相对被测目标的安装位置信息；

根据所述测温像素点信息，基于预设的温度修正模型，修正红外线扫描仪所测的温度；

其中，所述的温度修正模型是：

其中，A、x_c、y₀、w₁、w₂、w₃、b为常量，β为红外线扫描仪扫描视场角度的范围，X为红外线扫描仪到被测目标所在面的距离，Y为红外线扫描仪到被测目标上边缘所在水平面的距离，d_min为红外线扫描仪到被测目标之间有效测温的最小距离，i为红外线扫描仪测温像素点且1≤i≤n。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：通过预设的温度修正模型，对红外线扫描仪扫描视场的每个测温像素点的温度进行修正，纠正视窗角度和距离对红外线扫描仪测量的温度的影响，使红外线扫描仪测量的温度更加精确的接近被测目标的温度，提高了红外线扫描仪扫测量温度的精确性。

附图说明

图1是本发明背景技术中的红外线扫描仪测温过程示意图；

图2是本发明背景技术中的未经修正的红外线扫描仪测量的温度分布示意图；

图3是本发明实施例中的红外线扫描仪测温修正方法的流程图；

图4是本发明实施例中的红外线扫描仪测量黑体热源温度的过程示意图；

图5是本发明实施例中的红外线扫描仪所测温度与视窗角度的关系示意图；

图6是本发明实施例中的红外线扫描仪所测温度与扫描仪到黑体热源间的距离的关系示意图；

图7是本发明实施例中的红外线扫描仪到黑体热源间不同的距离与所测温度的关系示意图；

图8是本发明实施例中通过修正模型修正后的红外线扫描仪所测温度的分布示意图。

具体实施方式

下面结合图1至图8，对本发明做进一步详细叙述。

如图1所示，本实施例公开了一种红外线扫描仪测温修正方法，包括如下步骤S1至S2：

S1、分别获取红外线扫描仪扫描信息和被测目标的尺寸信息，所述红外线扫描仪扫描信息包括扫描视场的测温像素点信息及红外线扫描仪相对被测目标的安装位置信息；

S2、根据所述测温像素点信息，基于预设的温度修正模型，修正红外线扫描仪所测的温度；

其中，所述的温度修正模型是：

其中，A、x_c、y₀、w₁、w₂、w₃、b为常量，β为红外线扫描仪扫描视场角度的范围，X为红外线扫描仪到被测目标所在面的距离，Y为红外线扫描仪到被测目标上边缘所在水平面的距离，d_min为红外线扫描仪到被测目标之间有效测温的最小距离，i为红外线扫描仪测温像素点且1≤i≤n。

通过本实施例中的温度修正模型对红外线扫描仪测量的温度进行修正，纠正视窗角度和距离对红外线扫描仪测量的温度的影响，提高了红外线扫描仪测量的温度的精确性。

具体地，在应用本实施例中的红外线扫描测温修正方法之前需要计算出温度修正模型，过程如下：

将影响红外扫描仪测量温度的因素即距离、散射、折射、边沿效应等因素分为两类：一类是散射、折射、边沿效应等因素，另一类是距离因素。

因为黑体热源的温度是可控的，因此用黑体热源2(温度为400度)代替被测目标3来分析红外线扫描仪测量的温度与其影响因素之间的关系：

(1)将散射、折射、边沿效应等因素抽象为视窗角度β，即分析红外线扫描仪与视窗角度β之间的关系：

如图4所示，以红外线扫描仪1与黑体热源2之间的有效测温的最小距离d_min为基准值，在保持基准值d_min不变的情况下，通过红外线扫描仪1测量黑体热源2每个测温像素点的温度T`<sub>1</sub>,T`₂,…,T`<sub>n</sub>，T`₁,T`<sub>2</sub>,…,T`_n与测温像素点i的关系示意图如图5所示，其中每个像素点i的视窗角度是固定的，因此红外线扫描仪1测量温度T`<sub>1</sub>,T`₂,…,T`_n与视窗角度的关系和图5所示的关系相同，其变化符合Asym2sig函数模型，即：

根据红外线扫描仪1测量温度值T`<sub>1</sub>,T`₂,…,T`_n及视窗角度值，按照Asym2sig函数模型进行拟合，得到红外线扫描仪1测量温度与视窗角度的函数关系式如下：

其中，A、x_c、y₀、w₁、w₂、w₃为常量，i为红外线扫描仪测温像素点且1≤i≤n。

(2)分析红外线扫描仪测量温度与红外线扫描仪到被测黑体热源之间的距离的关系：

如图6所示，将黑体热源2等效为一点，以保持红外线扫描仪视窗角度不变，并以红外线扫描仪1与黑体热源2之间的有效测温的最小距离d_min为基准值，利用红外线扫描仪1测量得到黑体热源2的温度改变基准值d_min至d₁,d₂,…,d_j,…,d_n，并利用红外线扫描仪1测量得到与d₁,d₂,…,d_j,…,d_n相对应的温度T₁,T₂,…,T_j,…,T_n；根据与之间的关系如图7所示，红外线扫描仪1测量的温度随距离呈线性变化，符合y＝ax^b模型。

根据红外线扫描仪1测量的温度值T₁,T₂,…,T_j,…,T_n及距离d₁,d₂,…,d_j,…,d_n，按照模型y＝ax^b进行拟合，得到红外线扫描仪1测量温度与红外线扫描仪1到黑体热源2的水平距离的函数关系式如下：

其中，a，b，d_min为常量。

(3)根据上述步骤(1)、(2)中得到的红外线扫描仪测量温度与视窗角度的函数关系式、红外线扫描仪测量温度与距离的函数关系式可得到：

如图2所示，可以得到d_j与i之间的关系式如下：

根据d_j与i之间的关系式以及上述步骤(3)中的公式T(d_j,i)，可以得到红外线扫描仪测量温度的修正模型如下：

利用本实施例中的温度修正模型进行修正后的温度分布示意图如图8所示，将图8和图2相比可直观的看出：红外线扫描仪测量的温度未经温度修正模型修正时，呈波峰分布，波峰处即视窗中心处的温度接近380度，视窗两边测温像素点的温度均低于380度，因此测量的温度与被测目标的实际温度400度还存在很大的误差。而通过本实施例中的温度修正模型进行修正之后，如图8所示，各个测温像素点的温度均非常接近被测黑体热源的温度(400度)。因此采用本实施例公开的红外线扫描测温修正方法修正后的各个测温像素点的温度值均接近于被测黑体热源2的实际温度400度，使红外线扫描仪测量的温度更加精确。

Claims (1)

1.一种红外线扫描测温修正方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、分别获取红外线扫描仪扫描信息和被测目标的尺寸信息，所述红外线扫描仪扫描信息包括扫描视场的测温像素点信息及红外线扫描仪相对被测目标的安装位置信息；

S2、根据所述测温像素点信息，基于预设的温度修正模型，修正红外线扫描仪所测的温度；

其中，所述的温度修正模型是：

其中，A、x_c、y₀、w₁、w₂、w₃、a、b为常量，β为红外线扫描仪扫描视场角度的范围，X为红外线扫描仪到被测目标所在面的距离，Y为红外线扫描仪到被测目标上边缘所在水平面的距离，d_min为红外线扫描仪到被测目标之间有效测温的最小距离，i为红外线扫描仪测温像素点且1≤i≤n，n为红外线扫描仪的测温像素点总数。