CN106768347A - 一种无补偿装置的非制冷红外测温仪的测温方法 - Google Patents

一种无补偿装置的非制冷红外测温仪的测温方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106768347A
CN106768347A CN201611011685.5A CN201611011685A CN106768347A CN 106768347 A CN106768347 A CN 106768347A CN 201611011685 A CN201611011685 A CN 201611011685A CN 106768347 A CN106768347 A CN 106768347A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
env
data
uncooled
fpa
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201611011685.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106768347B (zh
Inventor
梁锡宁
毛义伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Luoyang Institute of Electro Optical Equipment AVIC
Original Assignee
Luoyang Institute of Electro Optical Equipment AVIC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Luoyang Institute of Electro Optical Equipment AVIC filed Critical Luoyang Institute of Electro Optical Equipment AVIC
Priority to CN201611011685.5A priority Critical patent/CN106768347B/zh
Publication of CN106768347A publication Critical patent/CN106768347A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106768347B publication Critical patent/CN106768347B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/80—Calibration

Abstract

本发明涉及一种无补偿装置的非制冷红外测温仪的测温方法，首先采样探测器焦平面的温度数据TFPA、环境温度数据TENV和探测器在不同辐射温度下的灰度值数据GT，其次通过大数据分析建立有效的数学模型，最后经过计算与修正得到被测物体的表面温度的数学公式，即TOBJ＝f(TFPA,TENV,GT)。本发明不仅解决了当前红外测温仪实际使用中需要测温补偿装置的实际问题，而且提高了测温的实时性和准确度。本发明综合考虑到了影响对探测器测温影响比较大的工作环境温度、焦平面温度因素，利用数据分析，最终得到拟合公式Tbody＝f(TENV,TFPA,GT)，可以有效提高测温的准确性并且不受测温范围影响。

Description

一种无补偿装置的非制冷红外测温仪的测温方法
技术领域
本发明属于无测温补偿装置的非制冷红外测温方法，涉及一种无补偿装置的非制冷红外测温仪的测温方法。
背景技术
非制冷红外测温仪是一种高精度的非接触式测温仪器，它的工作原理是首先物体红外热辐射通过测温仪的光电转换将光信号变成电信号，接着经过低压差分采集工控机处理得到物体表面对应的温度值。因为红外测温仪的核心器件会随着的工作温度(即FPA的温度)、工作环境温度发生变化，而红外测温仪的红外光学系统也会随着工作环境温度的变化透射率发生变化，近而影响测温精度。目前非制冷红外测温仪均采用温度补偿装置，一般该装置由温度传感器、电机、补偿档片以及温度-灰度映射表组成。补偿档片模拟黑体源，即当工作环境和器件的工作温度等发生变化后，电机驱动档片采集当前温度和灰度，对比当前灰度和映射表中的灰度值，求出偏差值进行温度补偿。
首先，该测温方法具有温度补偿装置，需要温度补偿的时间段内无法测温，实时性较差；其次，温度补偿装置的电机功率较高，当红外测温仪频繁温度补偿过程中会产生大量的热量，仪器测温精度受到影响；第三，测温方法里仅考虑到工作环境温度，没有考虑到器件的温度因素，因此测温精度不高。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种无补偿装置的非制冷红外测温仪的测温方法，保证仪器工作的实时性和精度要求。
技术方案
一种无补偿装置的非制冷红外测温仪的测温方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：将非制冷红外测温仪上电，设定高低温箱的环境温度TENV；
步骤2：当探测器焦平面温度处于稳定状态时采集该时刻的探测器焦平面温度数据TFPA、黑体的辐射温度TBLACK、红外热像仪的平均灰度数据GT，得到一组四维数据(TENV，TBLACK，TFPA，GT)；
步骤3：等梯度改变设定的环境温度TENV，使探测器焦平面温度等梯度改变ΔT度，等待焦平面温度稳定后重复步骤2，得到多个等梯度改变后的若干组四维数据(TENV，TBLACK，TFPA，GT)；所述改变是：当设定的环境温度TENV为高温时，改变为降低温度；当设定的环境温度TENV为低温时，改变为升高温度；
步骤4：将若干组数据拟合得到观察曲面规律，采用二次线性拟合建立测温数学模型，得到待测物体温度Tbody＝f(TENV,TFPA,GT)曲面计算公式；
步骤5：将四维数据的曲面拟合公式输入至红外热像仪，计算每个像素点的红外测温数据。
红外热像仪的灰度采集方式为低压差分信号传输至工控机。
所述红外热像仪的平均灰度数据GT位深为14bit。
所述红外热像仪的黑体辐射温度TBLACK的范围为-10℃到120℃。
所述探测器焦平面数据TFPA的温度范围为10℃到60℃。
所述探测器焦平面温度变化量ΔT为0.5℃。
有益效果
本发明提出的一种无补偿装置的非制冷红外测温仪的测温方法，首先采样探测器焦平面的温度数据TFPA、环境温度数据TENV和探测器在不同辐射温度下的灰度值数据GT，其次通过大数据分析建立有效的数学模型，最后经过计算与修正得到被测物体的表面温度的数学公式，即TOBJ＝f(TFPA,TENV,GT)。本发明不仅解决了当前红外测温仪实际使用中需要测温补偿装置的实际问题，而且提高了测温的实时性和准确度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明解决了红外测温仪测温的实时性问题，即去除温度补偿装置，红外测温完全依赖于大数据分析的结果。本发明综合考虑到了影响对探测器测温影响比较大的工作环境温度、焦平面温度因素，利用数据分析，最终得到拟合公式Tbody＝f(TENV,TFPA,GT)，可以有效提高测温的准确性并且不受测温范围影响。
附图说明
图1为本发明的工作原理图
图2为本发明的曲面拟合结果图
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
参见图1的工作原理图：标号1为低温黑体源，标号2为红外测温仪，标号3为红外测温光学系统，标号4为具有透射红外光窗的高低温试验箱，标号5为低压差分信号采集工控机。
1)按图1所示布置测试装置。设定高低温试验箱的温度值，保证红外测温仪上电工作稳定后探测器焦平面的值为10℃；
2)将低温黑体源由-10℃，每次间隔5℃升温至120℃。记下每个黑体源温度值所对应的灰度数据；
3)升高高低温试验箱的温度，保证探测器焦平面的温度升高1℃度，等待系统稳定后，重复步骤2)直至高低温箱的温度达到60℃。表1为截取的环境温度TENV(即试验箱内温度)、焦平面温度TFPA、黑体温度TBLACK以及红外测温仪的灰度数据GT的对应部分数据。
表1环境温度、焦平面温度、黑体温度、灰度对应关系数据表(部分)
TENV 46.3 46.6 46.8 46.9 47.3 47.4 47.6 26.2 26.2
TFPA 49.1 49.2 49.4 49.7 49.9 50.1 50.2 27.7 27.9
TBLACK 20 20 20 20 20 20 20 30 30
GT 4574 4544 4484 4435 4406 4336 4290 9355 9338
4)利用大数据拟合得到二次线性方程为：
f(x,y,z)＝p00+p10*x+p01*y+p20*x^2+p11*x*y+p02*y^2+p03*z；
其中，f(x,y,z)为测得到物体温度；
x为输入的当前焦平面温度；
y为输入的当前灰度值；
z为输入的当前的环境温度值
系数p00＝-893.8，
系数p10＝18.58，
系数p01＝0.09712，
系数p20＝-0.06771，
系数p11＝-0.001059，
系数p02＝-1.986e-06，
系数p03＝-1.251e-07。
其中图2为利用数据拟合得到的在20℃的环境温度下，曲面模型图。曲面拟合的相关系数R-square为0.9951，标准方差和SSE为6061。
表2黑体温度与实测温度数据表(部分)
黑体温度(℃) 实测温度(℃) 绝对温差(℃)
10 11.7 1.7
15 16.5 1.5
20 20.5 0.8
25 25.6 0.6
30 29.8 0
35 34.3 0.7
40 39.5 0.4
45 44.1 0.9
50 49.5 0.5
55 54.2 0.8
60 59.2 0.8
65 64.4 0.6
70 69.6 0.4
75 75.0 0
80 79.4 0.6
85 84.6 0.4
90 89.0 1.0
95 93.8 1.2
100 98.8 1.2

Claims (6)

1.一种无补偿装置的非制冷红外测温仪的测温方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：将非制冷红外测温仪上电，设定高低温箱的环境温度TENV；
步骤2：当探测器焦平面温度处于稳定状态时采集该时刻的探测器焦平面温度数据TFPA、黑体的辐射温度TBLACK、红外热像仪的平均灰度数据GT，得到一组四维数据(TENV，TBLACK，TFPA，GT)；
步骤3：等梯度改变设定的环境温度TENV，使探测器焦平面温度等梯度改变ΔT度，等待焦平面温度稳定后重复步骤2，得到多个等梯度改变后的若干组四维数据(TENV，TBLACK，TFPA，GT)；所述改变是：当设定的环境温度TENV为高温时，改变为降低温度；当设定的环境温度TENV为低温时，改变为升高温度；
步骤4：将若干组数据拟合得到观察曲面规律，采用二次线性拟合建立测温数学模型，得到待测物体温度Tbody＝f(TENV,TFPA,GT)曲面计算公式；
步骤5：将四维数据的曲面拟合公式输入至红外热像仪，计算每个像素点的红外测温数据。
2.根据权利要求1所述无补偿装置的非制冷红外测温仪的测温方法，其特征在于：红外热像仪的灰度采集方式为低压差分信号传输至工控机。
3.根据权利要求1所述无补偿装置的非制冷红外测温仪的测温方法，其特征在于：所述红外热像仪的平均灰度数据GT位深为14bit。
4.根据权利要求1所述无补偿装置的非制冷红外测温仪的测温方法，其特征在于：所述红外热像仪的黑体辐射温度TBLACK的范围为-10℃到120℃。
5.根据权利要求1所述无补偿装置的非制冷红外测温仪的测温方法，其特征在于：所述探测器焦平面数据TFPA的温度范围为10℃到60℃。
6.根据权利要求1所述无补偿装置的非制冷红外测温仪的测温方法，其特征在于：所述探测器焦平面温度变化量ΔT为0.5℃。
CN201611011685.5A 2016-11-17 2016-11-17 一种无补偿装置的非制冷红外测温仪的测温方法 Active CN106768347B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611011685.5A CN106768347B (zh) 2016-11-17 2016-11-17 一种无补偿装置的非制冷红外测温仪的测温方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611011685.5A CN106768347B (zh) 2016-11-17 2016-11-17 一种无补偿装置的非制冷红外测温仪的测温方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106768347A true CN106768347A (zh) 2017-05-31
CN106768347B CN106768347B (zh) 2019-03-05

Family

ID=58969358

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611011685.5A Active CN106768347B (zh) 2016-11-17 2016-11-17 一种无补偿装置的非制冷红外测温仪的测温方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106768347B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110631710A (zh) * 2019-10-18 2019-12-31 海视英科光电（苏州）有限公司 一种无挡片红外测温方法及装置
CN111024237A (zh) * 2019-11-28 2020-04-17 天津津航技术物理研究所 非接触式宽温差红外温度测量方法
CN111024238A (zh) * 2019-11-28 2020-04-17 天津津航技术物理研究所 非制冷测温热像仪辐射标定与温度测量方法
CN111595462A (zh) * 2020-07-23 2020-08-28 南京智谱科技有限公司 红外成像测温系统标定方法、装置、计算设备及存储介质
CN112798110A (zh) * 2020-12-29 2021-05-14 杭州晨安科技股份有限公司 一种基于标定拟合的红外热成像设备温度检测方法
CN113138025A (zh) * 2021-03-18 2021-07-20 深圳市科陆精密仪器有限公司 一种红外测温设备的自动校准方法及装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002500349A (ja) * 1997-12-23 2002-01-08 ブラウン ゲーエムベーハー 幅射温度計における温度の計算方法
CN101806627A (zh) * 2010-03-30 2010-08-18 中国计量学院 一种背景因素对红外测温影响的测量方法
CN103424192A (zh) * 2013-07-16 2013-12-04 电子科技大学 一种红外测温仪温度漂移补偿的方法
CN103528694A (zh) * 2013-09-24 2014-01-22 电子科技大学 一种用红外热像仪测量目标物体的温度的方法
US9255846B1 (en) * 2014-07-17 2016-02-09 Lumasense Technologies Holdings, Inc. Digital temperature determination using a radiometrically calibrated and a non-calibrated digital thermal imager
CN105628208A (zh) * 2014-10-31 2016-06-01 天津津航技术物理研究所 一种基于红外成像系统的温度测量方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002500349A (ja) * 1997-12-23 2002-01-08 ブラウン ゲーエムベーハー 幅射温度計における温度の計算方法
CN101806627A (zh) * 2010-03-30 2010-08-18 中国计量学院 一种背景因素对红外测温影响的测量方法
CN103424192A (zh) * 2013-07-16 2013-12-04 电子科技大学 一种红外测温仪温度漂移补偿的方法
CN103528694A (zh) * 2013-09-24 2014-01-22 电子科技大学 一种用红外热像仪测量目标物体的温度的方法
US9255846B1 (en) * 2014-07-17 2016-02-09 Lumasense Technologies Holdings, Inc. Digital temperature determination using a radiometrically calibrated and a non-calibrated digital thermal imager
CN105628208A (zh) * 2014-10-31 2016-06-01 天津津航技术物理研究所 一种基于红外成像系统的温度测量方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
孙志远 等: "红外测温过程中灰度值偏移的修正", 《中国光学与应用光学》 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110631710A (zh) * 2019-10-18 2019-12-31 海视英科光电（苏州）有限公司 一种无挡片红外测温方法及装置
CN110631710B (zh) * 2019-10-18 2020-12-04 海视英科光电（苏州）有限公司 一种无挡片红外测温方法及装置
CN111024237A (zh) * 2019-11-28 2020-04-17 天津津航技术物理研究所 非接触式宽温差红外温度测量方法
CN111024238A (zh) * 2019-11-28 2020-04-17 天津津航技术物理研究所 非制冷测温热像仪辐射标定与温度测量方法
CN111024238B (zh) * 2019-11-28 2021-10-15 天津津航技术物理研究所 非制冷测温热像仪辐射标定与温度测量方法
CN111595462A (zh) * 2020-07-23 2020-08-28 南京智谱科技有限公司 红外成像测温系统标定方法、装置、计算设备及存储介质
CN111595462B (zh) * 2020-07-23 2020-11-13 南京智谱科技有限公司 红外成像测温系统标定方法、装置、计算设备及存储介质
CN112798110A (zh) * 2020-12-29 2021-05-14 杭州晨安科技股份有限公司 一种基于标定拟合的红外热成像设备温度检测方法
CN113138025A (zh) * 2021-03-18 2021-07-20 深圳市科陆精密仪器有限公司 一种红外测温设备的自动校准方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN106768347B (zh) 2019-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106768347B (zh) 一种无补偿装置的非制冷红外测温仪的测温方法
CN102818636B (zh) 一种红外热像仪低温测温的辐射定标方法
Zhang et al. A method for reducing the influence of measuring distance on infrared thermal imager temperature measurement accuracy
CN107677375B (zh) 一种红外辐射测量系统定标装置及定标方法
CN103424192B (zh) 一种红外测温仪温度漂移补偿的方法
CN100464167C (zh) 一种红外测温实时校准的方法及装置
CN112050948B (zh) 基于探测器温度漂移模型的无挡片红外测温方法
CN103675019B (zh) 一种红外热像仪快速测量材料表面发射率的方法
CN102374902B (zh) 一种提高辐射温度计测温准确度的量子论修正方法
CN103983361A (zh) 在线式网络测温热像仪标定方法
CN103076101B (zh) 一种红外热像仪像元点的标定方法
CN101825516A (zh) 一种红外焦平面阵列器件的测试装置及其测试方法
CN106124062A (zh) 一种基于历史数据的红外测温自动补偿方法
CN103954366B (zh) 一种用于真空低温条件下的超大面源黑体校准系统
CN107588854B (zh) 基于内置参考体的高精度测温方法
CN101419095B (zh) 灰体辐射率的测定方法
CN103335717B (zh) 一种基于变积分模式的红外热像仪高精度抗温漂测温方法
CN103940519A (zh) 用于真空低温条件下的超大面源黑体校准系统
CN105352988A (zh) 一种建筑物外墙保温性能评估系统及方法
Pan et al. Compensation method for the influence of dust in optical path on infrared temperature measurement
CN105758208B (zh) 高温热处理非接触式温度均匀性检测系统及其检测方法
CN113049109B (zh) 基于参考黑体的红外测温方法及计算机可读存储介质
CN111947785A (zh) 一种测温红外热像仪噪声等效温差校准方法
CN110487416A (zh) 一种红外热像仪netd与mrtd的快速测试方法
Bennett et al. Calibration procedure developed for IR surface-temperature measurements

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant