CN109990907B - 一种目标体的红外参数测定装置及测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种目标体的红外参数测定装置，包括镜像对称分布在目标体检测面的两侧第一红外探头、第二红外探头，与第一红外探头设置在目标体检测面的同侧且位于第一红外探头旁的红外光源以及分别与第一红外探头、第二红外探头、红外光源电连接的控制器，红外光源的设置位置与第一红外探头、第二红外探头的检测区域相匹配。本发明还涉及目标体的红外参数测定方法，在未放置目标体时，第二红外探头检测获取红外光源打开和关闭状态下的接收能量差值。放置目标体后，第一红外探头、第二红外探头分别检测获取红外光源打开和关闭状态下的接收能量差值，进而计算获取目标体的反射率。本发明中的测定装置结构简单，测定方法操作方便容易。

Description

一种目标体的红外参数测定装置及测定方法

技术领域

本发明涉及一种红外测温技术领域，具体涉及一种目标体的红外参数测定装置，还涉及该目标体的红外参数测定方法。

背景技术

在现有测温技术中，有接触测温和非接触测温两大类。接触测温一般使用热敏电阻或是热电偶等热敏器件。接触测温本身就会有延迟，因为待测物体要传热给热敏器件，才能进行测量。并且热敏器件的温度耐受能力有限，应用在高温器件测温环境中老化速度快，并且在一些应用环境中也无法实现与测温目标物的直接接触，应用范围受限。

非接触测温主要是红外测温，通常采用红外探头进行测温。红外探头主要利用辐射热效应，使得使探测器件接收辐射能后引起温度升高，进而使红外探头中某一性能随着温度的变化而发生变化，进而获取温度信号。

根据光学原理，α+ρ+τ＝1，其中α表示吸收率，ρ表示反射率，τ表示透射率。根据基尔霍夫定律可知，α＝ε，其中ε表示发射率，对于不透明材质的物体，τ＝0，则有ε+ρ＝1，即不透明物体表面的反射率越高和发射率成反比。红外测温中，发射率的测定是必须进行的工作。同样温度的物体，会因为材质的不同而导致物体的发射率不同，进而会引起温度测量误差。而红外探头在生产时会使用发射率接近1的黑体进行温度标定。不同的生产商选用的黑体的反射率不尽相同，但是红外探头中的发射率则设定为一个固定值，在实际测量过程中获取的检测结果则存在较大的误差。授权公告号为CN101435721B(申请号为200810134154.4)的中国发明专利《红外目标温度校正系统和方法》，其中即采用发射率接近于1的目标进行校正工作。在实际测量中，待测目标体的发射率与红外探头进行温度标定时选用黑体的反射率很难保持一致，这种反射率的差距会直接影响红外探头对目标体温度的测量结果。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术提供一种结构简单、方便操作的目标体的红外参数测定装置。

本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术提供一种能够简单测定目标体的反射率，进而方便在应用中直接在红外探头中标定目标体反射率或者实时测定目标体反射率的目标体的红外参数测定方法。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种目标体的红外参数测定装置，其特征在于：包括

第一红外探头，设置在目标体检测面的一侧；

第二红外探头，设置在目标体检测面的另一侧，且与所述第一红外探头镜像对称分布在所述目标体检测面的两侧；

红外光源，与所述第一红外探头设置在所述目标体检测面的同侧且位于所述第一红外探头旁；

控制器，分别与所述第一红外探头、第二红外探头、红外光源电连接，用于接收第一红外探头、第二红外探头传送的检测信号，以及控制所述红外光源的打开和关闭。

为了提高测定速度，所述第一红外探头、红外光源集成设置在一块电路板上。

优选地，所述控制器也集成设置在所述电路板上。

所述红外光源的设置位置与所述第一红外探头、第二红外探头的检测区域相匹配，以使得所述第一红外探头、第二红外探头能够检测到红外光源发出的红外光。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种目标体的红外参数测定方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、红外光源保持关闭状态，在未放置目标体时，第二红外探头检测获取的红外能量数据E并传送至控制器；

S2、保持环境不变，打开红外光源，第二红外探头检测获取的红外能量数据E0并传送至控制器；

S3、放置目标体，使得第一红外探头、第二红外探头镜像对称分布在所述目标体检测面的两侧；

S4、保持环境不变，控制打开和关闭红外光源；

第一红外探头检测红外光源打开时获取的红外能量数据E1并传送至控制器，第一红外探头检测红外光源关闭时获取的红外能量数据E2并传送至控制器；

第二红外探头检测红外光源打开时获取的红外能量数据E3并传送至控制器，第二红外探头检测红外光源关闭时获取的红外能量数据E4并传送至控制器；

S5、控制器计算目标体的透射率为目标体的反射率为/>目标体的发射率为/>

其中E0-E为红外光源可接收能量的总和；E1-E2为目标体检测面反射的红外光源的红外能量；E3-E4为目标体检测面透过的红外光源的红外能量。

简单地，当待测目标体为非红外线透过物时，则目标体的透射率直接赋值τ₀＝0，相应目标体的发射率为

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明中的目标体的红外参数测定装置及其测定方法，通过开关红外光源，进而获取红外光源开、关状态下第一红外探头和第二红外探头接收红外线能量的变化，如此通过计算第一红外探头和第二红外探头获取的红外能量差即能简单的获取待测目标体的红外参数，该测定过程中有效规避其他外界环境因素对测定的影响，测定装置简单、测定方法容易操作，测定结果受外部环境影响小。

附图说明

图1为本发明实施例中目标体的红外参数测定装置的结构示意图。

图2为本发明实施例中目标体的红外参数测定装置的结构框图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1和图2所示，本实施例中目标体的红外参数测定装置，包括第一红外探头1、第二红外探头2、红外光源4以及控制器5。

其中第一红外探头1和第二红外探头2均采用现有的红外探头，能够检测获取红外光源4发射的红外线能量，同时也能接收到外界环境中的红外能量。第一红外探头1和第二红外探头2分别距离目标体3检测面一定的距离而镜像对称分布在目标体3检测面的两侧。红外光源4与第一红外探头1设置在目标体3检测面的同侧且位于第一红外探头1旁，根据第一红外探头1、第二红外探头2的检测特性，在目标体3检测面具有一片能够检测到红外光的检测区域。红外光源4的设置位置则与第一红外探头1、第二红外探头2的检测区域相匹配，以使得第一红外探头1、第二红外探头2能够检测到红外光源4发出的红外光。

控制器5可以使用如单片机等控制芯片。该控制器5分别与第一红外探头1、第二红外探头2、红外光源4电连接，用于接收第一红外探头1、第二红外探头2传送的检测信号，以及控制红外光源4的打开和关闭。为了方便在测定时使用，加快测定速度，则将第一红外探头1、红外光源4以及控制器5集成设置在一块电路板6上。进行测定时，调节好红外探头到待测目标体3检测面的距离即可。

利用前述的目标体的红外参数测定装置进行的目标体的红外参数测定方法，包括以下步骤：

S1、控制器5控制红外光源4保持关闭状态，在未放置目标体3时，第二红外探头2检测获取的红外能量数据E并传送至控制器5；

S2、保持S1中环境不变，控制器5控制打开红外光源4，控制器5控制第二红外探头2工作以检测获取的红外能量数据E0并传送至控制器5，则E0-E即为红外光源4可接收能量的总和；

S3、将目标体3放置在设定位置，使得第一红外探头1、第二红外探头2镜像对称分布在所述目标体3检测面的两侧，同时保证第一红外探头1、第二红外探头2能够检测到红外光源4发出的红外光；

S4、保持S1中的环境不变，控制器5控制打开和关闭红外光源4；

当待测目标体3为能供红外线透过的物体时，则：

控制器5控制第一红外探头1工作以检测红外光源4打开时获取的红外能量数据E1并传送至控制器5，控制器5控制第一红外探头1工作以检测红外光源4关闭时获取的红外能量数据E2并传送至控制器5，则E1-E2为目标体3检测面反射的红外光源4的红外能量；

第二红外探头2检测红外光源4打开时获取的红外能量数据E3并传送至控制器5，第二红外探头2检测红外光源4关闭时获取的红外能量数据E4并传送至控制器5，则E3-E4为目标体3检测面透过的红外光源4的红外能量；

当待测目标体3为非红外线透过物时，则无需第二红外探头2检测红外能量数据E3以及E4，则对目标体3的透射率直接赋值τ₀＝0；

S5、当待测目标体3为能供红外线透过的物体时，则：控制器5计算目标体3的透射率为目标体3的反射率为/>目标体3的发射率为

当待测目标体3为非红外线透过物时，由于目标体3的透射率τ₀＝0，相应目标体3的发射率为

该目标体的红外参数测定方法同时实现对红外线能够透过的目标体3以及非红外线透过目标体3的红外参数的标定。由于该目标体的红外参数测定方法操作非常简单，可以在进行温度检测前对待测温目标体3进行红外参数的测定，进而保证在测温过程中获取温度数据的准确率。该方法还可以通过规避其他额外因素干扰的方式在测温过程中进行目标体3的红外参数测定。如在检测燃气灶上放置锅具的温度时，可以将本发明中的目标体的红外参数测定装置阻隔包裹在一个火焰红外光无法进入的空间内，进而规避到火焰红外光的影响，直接完成对燃气灶上放置锅具的反射率的测定，进而方便获取锅具更加准确的温度数据。

Claims (6)

1.一种目标体的红外参数测定装置，其特征在于：包括第一红外探头(1)，设置在目标体(3)检测面的一侧；

第二红外探头(2)，设置在目标体(3)检测面的另一侧，且与所述第一红外探头(1)镜像对称分布在所述目标体(3)检测面的两侧；

红外光源(4)，与所述第一红外探头(1)设置在所述目标体(3)检测面的同侧且位于所述第一红外探头(1)旁；

控制器(5)，分别与所述第一红外探头(1)、第二红外探头(2)、红外光源(4)电连接；

所述目标体的红外参数测定装置进行的目标体的红外参数测定方法包括以下步骤：

S1、红外光源(4)保持关闭状态，在未放置目标体(3)时，第二红外探头(2)检测获取的红外能量数据E并传送至控制器(5)；

S2、保持环境不变，打开红外光源(4)，第二红外探头(2)检测获取的红外能量数据E0并传送至控制器(5)；

S3、放置目标体(3)，使得第一红外探头(1)、第二红外探头(2)镜像对称分布在所述目标体(3)检测面的两侧；

S4、保持环境不变，控制打开和关闭红外光源(4)；

第一红外探头(1)检测红外光源(4)打开时获取的红外能量数据E1并传送至控制器(5)，第一红外探头(1)检测红外光源(4)关闭时获取的红外能量数据E2并传送至控制器(5)；

第二红外探头(2)检测红外光源(4)打开时获取的红外能量数据E3并传送至控制器(5)，第二红外探头(2)检测红外光源(4)关闭时获取的红外能量数据E4并传送至控制器(5)；

S5、控制器(5)计算目标体(3)的透射率为目标体(3)的反射率为/> 目标体(3)的发射率为/>

其中E0－E为红外光源(4)可接收能量的总和；E1－E2为目标体(3)检测面反射的红外光源(4)的红外能量；E3-E4为目标体(3)检测面透过的红外光源(4)的红外能量。

2.根据权利要求1所述的目标体的红外参数测定装置，其特征在于：所述第一红外探头(1)、红外光源(4)集成设置在一块电路板(6)上。

3.根据权利要求2所述的目标体的红外参数测定装置，其特征在于：所述控制器(5)也集成设置在所述电路板(6)上。

4.根据权利要求1至3任一权利要求所述的目标体的红外参数测定装置，其特征在于：所述红外光源(4)的设置位置与所述第一红外探头(1)、第二红外探头(2)的检测区域相匹配，以使得所述第一红外探头(1)、第二红外探头(2)能够检测到红外光源(4)发出的红外光。

5.一种目标体的红外参数测定方法，其特征在于：采用如权利要求1只4任一项所述的目标体的红外参数测定装置，包括以下步骤：

S1、红外光源(4)保持关闭状态，在未放置目标体(3)时，第二红外探头(2)检测获取的红外能量数据E并传送至控制器(5)；

S2、保持环境不变，打开红外光源(4)，第二红外探头(2)检测获取的红外能量数据E0并传送至控制器(5)；

S3、放置目标体(3)，使得第一红外探头(1)、第二红外探头(2)镜像对称分布在所述目标体(3)检测面的两侧；

S4、保持环境不变，控制打开和关闭红外光源(4)；

第一红外探头(1)检测红外光源(4)打开时获取的红外能量数据E1并传送至控制器(5)，第一红外探头(1)检测红外光源(4)关闭时获取的红外能量数据E2并传送至控制器(5)；

第二红外探头(2)检测红外光源(4)打开时获取的红外能量数据E3并传送至控制器(5)，第二红外探头(2)检测红外光源(4)关闭时获取的红外能量数据E4并传送至控制器(5)；

S5、控制器(5)计算目标体(3)的透射率为目标体(3)的反射率为/> 目标体(3)的发射率为/>

其中E0－E为红外光源(4)可接收能量的总和；E1－E2为目标体(3)检测面反射的红外光源(4)的红外能量；E3-E4为目标体(3)检测面透过的红外光源(4)的红外能量。

6.根据权利要求5所述的目标体的红外参数测定方法，其特征在于：当待测目标体(3)为非红外线透过物时，则目标体(3)的透射率直接赋值τ₀＝0，相应目标体(3)的发射率为