CN109238473A - 一种红外图像阵列传感器灰尘干扰进行校准的装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种红外图像阵列传感器灰尘干扰进行校准的装置，包括基准参考电压源、误差补偿电路、红外对管机构、红外阵列传感器，所述红外对管机构设置于所述红外阵列传感器旁，所述误差补偿电路用于计算所述红外对管机构与所述基准参考电压源之间的差值，并根据差值对所述红外阵列传感器进行差值补偿。本发明实施例还公开了一种红外图像阵列传感器灰尘干扰进行校准的方法。采用本发明，通过红外对管机构有效地对红外阵列传感器进行误差补偿校准，有效地克服了红外阵列温度传感器的使用过程中受到附着物的影响而引起测量精度的失真。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种红外图像阵列传感器灰尘干扰进行校准的装置与方法。
背景技术
在自然界中，物体的温度高于绝对零度时，由于它内部热运动的存在，会不断地向四周辐射电磁波，其中就包含了波段于0.75～100μm的红外线，红外温度传感器就是利用这一原理制作而成的。红外传感技术已经在现代科技、国防和工农业等领域获得了广泛的应用，随着微电子技术的发展和传感器的应用领域的不断扩大，红外传感器正从小型、单一功能，向大型化、多功能化方向发展。
红外温度传感器一般加工成单个测量单元，实现对测量目标点的测量，具有生产方便、价格便宜等特点，因此广泛应用于工业、民用等领域；随着微电子技术、集成工艺的发展以及宽范围测量的需要，基于多个红外传感器的构成的阵列(也称为像素)的红外阵列温度传感器业已面世，可以实现对区域面积大范围的温度测量，例如，目前市面上已有如Melexis公司的MLX906XX系列产品。目前已有基于该系列红外阵列温度传感器实现对场景的宽范围区域温度实时监控的案例。
由于在时间工业及日常环境中，由于存在灰尘、烟雾和蒸汽，尘埃会粘在红外阵列温度传感器表面，形成对红外线的折射、散射、干涉以及吸收等，因此会对红外阵列传感器的测量精度产生有影响，随着时间的推移和附作物的增加，将严重影响温度测量精度，造成误判。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种红外图像阵列传感器灰尘干扰进行校准的装置与方法。可对红外图像阵列传感器灰尘干扰进行校准与补偿，确保系统的精度。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种红外图像阵列传感器灰尘干扰进行校准的装置，包括基准参考电压源、误差补偿电路、红外对管机构、红外阵列传感器，所述红外对管机构设置于所述红外阵列传感器旁，所述误差补偿电路用于计算所述红外对管机构与所述基准参考电压源之间的差值，并根据差值对所述红外阵列传感器进行差值补偿。
进一步地，所述误差补偿电路包括减法器、加法器，所述红外对管机构与所述基准参考电压源作为所述减法器的输入，所述减法器的输出与所述红外阵列传感器作为所述加法器的输入进行加性补偿。
更进一步地，所述减法器的输出经反向变换输入所述加法器。
更进一步地，所述误差补偿电路包括偏差运算器、乘法器，所述红外对管机构与所述基准参考电压源作为所述偏差运算器的输入，所述红外阵列传感器与所述偏差运算器输出的倒数作为所述乘法器的输入。
更进一步地，所述偏差运算器通过以下公式计算所述红外对管机构与所述基准参考电压源的偏差：
其中Ui为红外对管机构的输出，i为采样间隔，UBASE为基准电压。
更进一步地，所述偏差运算器的输出超过设定值时，输出报警信号。
相应地，本发明实施例还提供了一种红外图像阵列传感器灰尘干扰进行校准的方法，将红外对管机构设置于红外阵列传感器旁，将所述红外对管机构与基准参考电压源输入减法器进行差值计算，将所述差值与所述红外阵列传感器输入加法器进行差值补偿。
相应地，本发明实施例还提供了一种红外图像阵列传感器灰尘干扰进行校准的方法，将红外对管机构设置于红外阵列传感器旁，将所述红外对管机构与基准参考电压源输入偏差运算器进行差值计算，将所述偏差运算器的倒数与所述红外阵列传感器的输出输入乘法器进行补偿校准。
进一步地，所述偏差运算器通过以下公式进行计算：
其中Ui为红外对管机构的输出，i为采样间隔，UBASE为基准电压。
进一步地，当所述偏差运算器的输出超过设定值时，输出报警信号。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：本发明通过红外对管机构有效地对红外阵列传感器进行误差补偿校准，有效地克服了红外阵列温度传感器的使用过程中受到附着物的影响而引起测量精度的失真。
附图说明
图1是本发明的系统的结构示意框图；
图2是本发明的第一实施例的结构示意图；
图3是本发明的第二实施例的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
实施例1：
参照图1、图2，本发明实施例的一种红外图像阵列传感器灰尘干扰进行校准的装置，包括基准参考电压源1、误差补偿电路2、红外对管机构3、红外阵列传感器4。误差补偿电路用于计算红外对管机构与述基准参考电压源之间的差值，并根据差值对所述红外阵列传感器进行差值补偿。
红外对管机构设置于所述红外阵列传感器旁，由于粉尘感应传感器置于红外图阵列传感器附近(＜15CM)，将会受到环境粉尘等污染的同步影响，且粉尘感应传感器和红外图阵列传感器采用同样的半导体红外材料，当红外对管表面清洁时，其红外信号的发送及接收良好，接收端可以获得最大信号(接收信号设置为满量程)；随着灰尘、烟雾和蒸汽等尘埃附着粘连在传感器表面，将影响红外对管的发送和接收，使得接收端的信号降低(接收信号逐步低于满量程)，信号越低说明对管表面的尘埃附着越多；将该红外粉尘感应传感器安置于红外阵列传感器附近，当由于环境粉尘或灰尘对红外对管造成污染时，也同时对红外阵列传感器产生污染，因此可以依据粉尘感应传感器的测量数据对红外图阵列传感器进行误差补偿。
在本实施例中，误差补偿电路包括减法器、加法器、单位变换器等构成，其中红外对管输出U与基准电压UBASE作为减法器的输入，当环境粉尘或灰尘没有造成对温度测量系统的污染时，红外对管的输出电压U为满量程，与基准电压UBASE一致，因此，此时减法器的输出为0，此时红外图阵列传感器的输出TTURE为正常实际温度。
当环境粉尘或灰尘对该温度测量系统产生污染时，此时红外对管输出U将会下降，与基准电压UBASE相减会获得一个负的差值。经过单位变换转换为温度TCOM，经反向变换为正值后输入进加法器与红外图像阵列传感器输出T的温度进行加性补偿，得到校准补偿后的温度TTURE，由于采用相同材质的红外管，且红外粉尘感应传感器与红外图阵列传感器处于一处，通过上述补偿电路可以实现对可以对红外图像阵列传感器灰尘干扰进行校准与补偿。
相对应的，本实施例还提供了一种红外图像阵列传感器灰尘干扰进行校准的方法，将红外对管机构设置于红外阵列传感器旁，将所述红外对管机构与基准参考电压源输入减法器进行差值计算，将所述差值经反各后与所述红外阵列传感器输入加法器进行差值补偿。
实施例2：
在本实施例中，误差补偿电路包括偏差运算器、乘法器、单位变换器等构成，基准参考电压源电压UBASE设置为红外粉尘感应传感器满量程电压。其中红外对管输出Ui与基准电压UBASE作为运算器的输入，通过公式1计算其由污染造成的偏差度求倒数后，输入进乘法器作为红外图阵列传感器的补偿计算，当偏差≥20％系统将报警。由于采用相同材质的红外管，且红外粉尘感应传感器与红外图阵列传感器处于一处，因此，二传感器的偏差度相同，通过上述补偿电路可以实现对红外图像阵列传感器灰尘干扰进行校准与补偿。
由于材质及相关非线性误差的影响，当红外粉尘感应传感器的输出与基准参考电压源的偏差大于20％时，说明尘埃对传感器的污染太大，采用补偿方法也难以纠正其误差，系统发出警报，由人工干预清除传感器上的尘埃污染。红外粉尘感应传感器的输出与基准参考电压源的偏差如下式：
其中，Ui为红外粉尘感应传感器的输出，i为采样间隔
相对应的，本实施例对应提供了一种红外图像阵列传感器灰尘干扰进行校准的方法，将红外对管机构设置于红外阵列传感器旁，将所述红外对管机构与基准参考电压源输入偏差运算器进行差值计算，将所述偏差运算器的倒数与所述红外阵列传感器的输出输入乘法器进行补偿校准。
偏差运算器通过以下公式进行计算：
其中Ui为红外对管机构的输出，i为采样间隔，UBASE为基准电压。
当所述偏差运算器的输出超过20％时，输出报警信号。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种红外图像阵列传感器灰尘干扰进行校准的装置，其特征在于，包括基准参考电压源、误差补偿电路、红外对管机构、红外阵列传感器，所述红外对管机构设置于所述红外阵列传感器旁，所述误差补偿电路用于计算所述红外对管机构与所述基准参考电压源之间的差值，并根据差值对所述红外阵列传感器进行差值补偿。
2.根据权利要求1所述的红外图像阵列传感器灰尘干扰进行校准的装置，其特征在于，所述误差补偿电路包括减法器、加法器，所述红外对管机构与所述基准参考电压源作为所述减法器的输入，所述减法器的输出与所述红外阵列传感器作为所述加法器的输入进行加性补偿。
3.根据权利要求2所述的红外图像阵列传感器灰尘干扰进行校准的装置，其特征在于，所述减法器的输出经反向变换输入所述加法器。
4.根据权利要求1所述的红外图像阵列传感器灰尘干扰进行校准的装置，其特征在于，所述误差补偿电路包括偏差运算器、乘法器，所述红外对管机构与所述基准参考电压源作为所述偏差运算器的输入，所述红外阵列传感器与所述偏差运算器输出的倒数作为所述乘法器的输入。
5.根据权利要求4所述的红外图像阵列传感器灰尘干扰进行校准的装置，其特征在于，所述偏差运算器通过以下公式计算所述红外对管机构与所述基准参考电压源的偏差：
其中Ui为红外对管机构的输出，i为采样间隔，UBASE为基准电压。
6.根据权利要求5所述的红外图像阵列传感器灰尘干扰进行校准的装置，其特征在于，所述偏差运算器的输出超过设定值时，输出报警信号。
7.一种红外图像阵列传感器灰尘干扰进行校准的方法，其特征在于，将红外对管机构设置于红外阵列传感器旁，将所述红外对管机构与基准参考电压源输入减法器进行差值计算，将所述差值与所述红外阵列传感器输入加法器进行差值补偿。
8.一种红外图像阵列传感器灰尘干扰进行校准的方法，其特征在于，将红外对管机构设置于红外阵列传感器旁，将所述红外对管机构与基准参考电压源输入偏差运算器进行差值计算，将所述偏差运算器的倒数与所述红外阵列传感器的输出输入乘法器进行补偿校准。
9.根据权利要求8所述的红外图像阵列传感器灰尘干扰进行校准的方法，其特征在于，所述偏差运算器通过以下公式进行计算：
其中Ui为红外对管机构的输出，i为采样间隔，UBASE为基准电压。
10.根据权利要求9所述的红外图像阵列传感器灰尘干扰进行校准的方法，其特征在于，当所述偏差运算器的输出超过设定值时，输出报警信号。
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