CN113375816B - 基于探测器温度的红外测温方法 - Google Patents

基于探测器温度的红外测温方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113375816B
CN113375816B CN202110478211.6A CN202110478211A CN113375816B CN 113375816 B CN113375816 B CN 113375816B CN 202110478211 A CN202110478211 A CN 202110478211A CN 113375816 B CN113375816 B CN 113375816B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fpa
temperature
temperature measurement
black body
black
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.)
Active
Application number
CN202110478211.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113375816A (zh
Inventor
彭玲
公志强
汪利庆
刘仁军
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.)
Wuhan Huazhong Numerical Control Co Ltd
Original Assignee
Wuhan Huazhong Numerical Control Co Ltd
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 Wuhan Huazhong Numerical Control Co Ltd filed Critical Wuhan Huazhong Numerical Control Co Ltd
Priority to CN202110478211.6A priority Critical patent/CN113375816B/zh
Publication of CN113375816A publication Critical patent/CN113375816A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113375816B publication Critical patent/CN113375816B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Radiation Pyrometers (AREA)

Abstract

本发明提供了一种基于探测器温度的红外测温方法,包括以下步骤:采集多个不同机芯温度下多个不同温度黑体的本底,同时保存机芯的温度、多个不同温度黑体的像素值;常温下机芯稳定后,采集低温黑体和高温黑体的像素值,同时结合黑体温度值,得到黑体温度和黑体像素值的测温公式;将采集的黑体的像素值带入测温公式,得到测试温度,将黑体的实际设置温度减去测试温度即得到测温偏差;通过最小二乘法拟合得到测温偏差公式;最后将待测黑体的像素值带入测温公式,将机芯的温度带入测温偏差公式,二者结果相加得到待测黑体的实际温度,即完成测温。本发明解决了探测器处在不同的环境温度时,影响测温结果,造成测温不准的问题,提高了测温精度。

Description

基于探测器温度的红外测温方法
技术领域
本发明涉及辐射测温技术领域,尤其涉及一种基于探测器温度的红外测温方法。
背景技术
红外测温技术是基于红外辐射原理,用红外探测器将被测物体表面辐射的红外辐射能转换为电信号,再经电路图像处理和校正,最终转换为形象直观的热图像(灰度图和彩色图),继而获得图像像素点的灰度值和温度值信息。红外测温具有非接触、远距离、灵敏度高、速度快、测温范围广等优点。红外测温技术作为一种非接触式测温技术已经得到了一定范围的应用,比如在“非典”、“新冠疫情”时期在一些公共场合如机场、火车站、医院、学校等地安装了大量的红外测温设备。红外机芯主要由探测器、信号板、电源板、FPGA板、结构件等几部分构成,其中探测器是测温的关键,探测器在工作时不仅能传出不同目标发出的辐射的响应值,还能传出探测器当时的温度,这里探测器的温度即为机芯温度。当探测器处在不同的环境温度时,影响测温结果,从而造成测温不准,基于此提出基于探测器温度的红外测温方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于探测器温度的红外测温方法,旨在用于解决探测器处在不同的环境温度时,影响测温结果,从而造成测温不准的问题。
本发明是这样实现的:
本发明提供一种基于探测器温度的红外测温方法,包括以下步骤:
(1)采集多个不同机芯温度下多个不同温度黑体的本底,同时保存机芯的温度、多个不同温度黑体的像素值;
(2)常温下机芯稳定后,采集低温黑体和高温黑体的像素值,同时结合高温黑体和低温黑体的温度值,得到黑体温度和黑体像素值的关系式即测温公式;
(3)将采集的多个不同机芯温度下多个不同温度黑体的像素值带入测温公式,得到多个不同温度黑体在不同机芯温度下的测试温度,将黑体的实际设置温度减去测试温度即得到不同机芯温度下不同温度黑体的测温偏差;
(4)通过最小二乘法拟合得到机芯温度和黑体测温偏差的关系式即测温偏差公式;
(5)最后将待测黑体的像素值带入测温公式得到测试温度,将机芯的温度带入测温偏差公式得到测温偏差,将测试温度和测温偏差相加得到待测黑体的实际温度,即完成测温。
进一步地,所述步骤(1)之前还包括:多个不同温度的黑体工作稳定后,测量它们的误差,进行误差校正,黑体稳定后反复测量校正,直至黑体的设置温度和测量的温度一致。
进一步地,该方法具体包括以下步骤:
(1)红外机芯放置在高低温箱内,选择五个黑体放置在高低温箱的外面,五个黑体温度从低到高依次设置为t1、t2、t3、t4、t5,红外机芯在高低温箱低温环境下,稳定后,升温连续同时采集五个黑体的像素值,同时保存机芯的温度和五个黑体的像素值;
(2)常温下红外机芯工作稳定后,采集t1度黑体的像素值m1和t5度黑体的像素值m5,根据黑体的实际设置温度和对应的像素值,得到黑体温度和像素值的关系式即测温公式;
(3)将步骤(1)采集的不同机芯温度下五个黑体的像素值带入步骤(2)中的测温公式中,得到在不同机芯温度下五个黑体的测试温度,将黑体的实际设置温度减去测试温度即得到不同机芯温度下五个黑体的测温偏差;
(4)根据步骤(3)得到的不同机芯温度下不同温度黑体的测温偏差通过最小二乘法拟合得到机芯温度和黑体测温偏差的关系式即测温偏差公式;
(5)将待测黑体的像素值带入步骤(2)中的测温公式,得到待测黑体的测试温度,同时将红外机芯的温度带入步骤(4)中的测温偏差公式中,得到待测黑体的测温偏差,将测试温度和测温偏差相加,即得到待测黑体的实际温度,完成测温。
进一步地,所述步骤(1)中,保存机芯的温度和五个黑体的像素值时,对连续十帧黑体图像的像素值求均值进行保存,机芯的温度也连续十帧求均值进行保存。
进一步地,所述步骤(2)中得到的测温公式如下:
Figure BDA0003048079950000031
其中,temp1代表待测黑体的测试温度,x代表待测黑体的像素值,t1和t5代表黑体的实际设置温度,m1代表黑体温度为t1时的黑体的像素值,m5代表黑体温度为t5时的黑体的像素值。
进一步地,所述步骤(3)中得到的测温偏差公式如下:
Figure BDA0003048079950000032
Figure BDA0003048079950000033
Figure BDA0003048079950000034
Figure BDA0003048079950000035
Figure BDA0003048079950000036
其中A1(m),A2(m),A3(m),A4(m),A5(m)依次代表黑体温度依次设置为t1、t2、t3、t4、t5黑体的测温偏差,t1、t2、t3、t4、t5依次代表黑体实际设置的温度,x1(m),x2(m),x3(m),x4(m),x5(m)依次代表采集黑体温度为t1、t2、t3、t4、t5度采集的对应的像素值,m代表采集的样本个数,m1代表黑体温度为t1时的黑体的像素值,m5代表黑体温度为t5时的黑体的像素值。
进一步地,所述步骤(4)中,根据机芯温度和不同温度的黑体的测温偏差构建数据点,如下:
(FPA(1),A1(1)),(FPA(2),A1(2)),(FPA(3),A1(3))...(FPA(m),A1(m)),
(FPA(1),A2(1)),(FPA(2),A2(2)),(FPA(3),A2(3))...(FPA(m),A2(m)),
(FPA(1),A3(1)),(FPA(2),A3(2)),(FPA(3),A1(3))...(FPA(m),A3(m)),
(FPA(1),A4(1)),(FPA(2),A4(2)),(FPA(3),A4(3))...(FPA(m),A4(m)),
(FPA(1),A5(1)),(FPA(2),A5(2)),(FPA(3),A5(3))...(FPA(m),A5(m)),
通过最小二乘法拟合得到机芯FPA(m)值与计算得到的不同温度黑体的测温偏差点A(m)之间对应关系的函数:y=a*x3+b*x2+c*x+d,满足以下关系:
B1(1)=a*FPA(1)3+b*FPA(1)2+c*FPA(1)+d,
B2(1)=a*FPA(1)3+b*FPA(1)2+c*FPA(1)+d,
B3(1)=a*FPA(1)3+b*FPA(1)2+c*FPA(1)+d,
B4(1)=a*FPA(1)3+b*FPA(1)2+c*FPA(1)+d,
B5(1)=a*FPA(1)3+b*FPA(1)2+c*FPA(1)+d,
B1(2)=a*FPA(2)3+b*FPA(2)2+c*FPA(2)+d,
B2(2)=a*FPA(2)3+b*FPA(2)2+c*FPA(2)+d,
B3(2)=a*FPA(2)3+b*FPA(2)2+c*FPA(2)+d,
B4(2)=a*FPA(2)3+b*FPA(2)2+c*FPA(2)+d,
B5(2)=a*FPA(2)3+b*FPA(2)2+c*FPA(2)+d,
B1(3)=a*FPA(3)3+b*FPA(3)2+c*FPA(3)+d,
B2(3)=a*FPA(3)3+b*FPA(3)2+c*FPA(3)+d,
B3(3)=a*FPA(3)3+b*FPA(3)2+c*FPA(3)+d,
B4(3)=a*FPA(3)3+b*FPA(3)2+c*FPA(3)+d,
B5(3)=a*FPA(3)3+b*FPA(3)2+c*FPA(3)+d,
B1(m)=a*FPA(m)3+b*FPA(m)2+c*FPA(m)+d,
B2(m)=a*FPA(m)3+b*FPA(m)2+c*FPA(m)+d,
B3(m)=a*FPA(m)3+b*FPA(m)2+c*FPA(m)+d,
B4(m)=a*FPA(m)3+b*FPA(m)2+c*FPA(m)+d,
B5(m)=a*FPA(m)3+b*FPA(m)2+c*FPA(m)+d
p1(1)=(A1(1)-B1(1))2,
p2(1)=(A2(1)-B2(1))2,
p3(1)=(A3(1)-B3(1))2,
p4(1)=(A4(1)-B4(1))2,
p5(1)=(A5(1)-B5(1))2,
p1(2)=(A1(2)-B1(2))2,
p2(2)=(A2(2)-B2(2))2,
p3(2)=(A3(2)-B3(2))2,
p4(2)=(A4(2)-B4(2))2,
p5(2)=(A5(2)-B5(2))2,
p1(3)=(A1(3)-B1(3))2,
p2(3)=(A2(3)-B2(3))2,
p3(3)=(A3(3)-B3(13))2,
p4(3)=(A4(3)-B4(3))2,
p5(3)=(A5(3)-B5(3))2,
p1(m)=(A1(m)-B1(m))2
p2(m)=(A2(m)-B2(m))2
p3(m)=(A3(m)-B3(m))2
p4(m)=(A4(m)-B4(m))2
p5(m)=(A5(m)-B5(m))2
S(a,b,c,d)=min(p1(1)+p2(1)+p3(1)+p4(1)+p5(1)+p1(2)+p2(2)+p3(2)+p4(2)+p5(2)+p1(3)+p2(3)+p3(3)+p4(3)+p5(3)...+p1(m)+p2(m)+p3(m)+p4(m)+p5(m))
这里m代表采集的样本个数,A1(m),A2(m),A3(m),A4(m),A5(m)分别代表黑体温度依次设置为t1、t2、t3、t4、t5度黑体的测温偏差,B1(m),B2(m),B3(m),B4(m),B5(m)分别代表拟合的黑体温度依次设置为t1、t2、t3、t4、t5度黑体的测温偏差,FPA(m)代表机芯的温度,p1(m),p2(m),p3(m),p4(m),p5(m)依次代表黑体温度依次设置为t1、t2、t3、t4、t5黑体的测温偏差与拟合的测温偏差之差的平方和;
通过求偏导求出对应的系数a,b,c,d,从而可以得到黑体的测温偏差与FPA值的函数关系式,进而根据FPA值求出测温偏差。
进一步地,所述步骤(5)中,得到待测黑体的实际温度的公式如下:
temp=temp2+offset
其中,temp代表待测黑体的实际温度,temp2代表待测黑体的测试温度,offset代表待测黑体的测温偏差。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明提供的这种基于探测器温度的红外测温方法,在探测器工作范围内,同时采集五个不同温度黑体的本底,同时保存机芯的温度、五个不同温度黑体的像素值,常温下机芯稳定后,采集低温黑体和高温黑体的像素值,同时结合高温黑体和低温黑体的温度值,得到黑体温度和黑体像素值的关系式即测温公式,将采集的多个不同机芯温度下多个不同温度黑体的像素值带入测温公式,得到多个不同温度黑体在不同机芯温度下的测试温度,将黑体的实际设置温度减去测试温度即得到不同机芯温度下不同温度黑体的测温偏差,通过最小二乘法拟合得到机芯温度和黑体测温偏差的关系式即测温偏差公式,最后将待测黑体的像素值带入测温公式,将机芯的温度带入测温偏差公式,两个温度相加即得到待测黑体的实际温度,完成测温;本发明解决了探测器处在不同的环境温度时,影响测温结果,从而造成测温不准的问题,提高了红外探测器测温的精度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种基于探测器温度的红外测温方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1所示,本发明实施例提供一种基于探测器温度的红外测温方法,包括以下步骤:
(1)采集多个不同机芯温度下多个不同温度黑体的本底,同时保存机芯的温度、多个不同温度黑体的像素值;
(2)常温下机芯稳定后,采集低温黑体和高温黑体的像素值,同时结合高温黑体和低温黑体的温度值,得到黑体温度和黑体像素值的关系式即测温公式;
(3)将采集的多个不同机芯温度下多个不同温度黑体的像素值带入测温公式,得到多个不同温度黑体在不同机芯温度下的测试温度,将黑体的实际设置温度减去测试温度即得到不同机芯温度下不同温度黑体的测温偏差;
(4)通过最小二乘法拟合得到机芯温度和黑体测温偏差的关系式即测温偏差公式;
(5)最后将待测黑体的像素值带入测温公式得到测试温度,将机芯的温度带入测温偏差公式得到测温偏差,将测试温度和测温偏差相加得到待测黑体的实际温度,即完成测温。
本发明通过最小二乘法拟合得到机芯温度和黑体测温偏差的关系式即测温偏差公式,将测试温度和测温偏差相加得到待测黑体的实际温度,解决了探测器处在不同的环境温度时,影响测温结果,从而造成测温不准的问题,提高了红外探测器测温的精度。
作为优选地,所述步骤(1)之前还包括:多个不同温度的黑体工作稳定后,测量它们的误差,进行误差校正,黑体稳定后反复测量校正,直至黑体的设置温度和测量的温度一致,提高黑体设置温度的准确性,进而提高红外测温的精度。
细化上述实施例,该方法具体包括以下步骤:
(1)红外机芯放置在高低温箱内,选择五个黑体放置在高低温箱的外面,五个黑体温度从低到高依次设置为t1、t2、t3、t4、t5,黑体设置好温度后工作半小时后,使用精准仪器进行测量,计算黑体的实际设置温度和使用精准仪器测量的温度差,对黑体进行校准,反复几次直至黑体的实际设置温度和精准仪器测量的温度一致;红外机芯在高低温箱低温环境下,稳定后,升温连续同时采集五个黑体的像素值,同时保存机芯的温度和五个黑体的像素值;保存五个黑体的像素值时,为了防止数据的跳变和去除探测器的时间噪声,对连续十帧黑体图像的像素值求均值进行保存,同时为了防止红外机芯温度的跳变,机芯的温度也连续十帧求均值进行保存,消除探测器突变造成的测温不准的问题。
常温下红外机芯工作稳定后,采集t1度黑体的像素值m1和t5度黑体的像素值m5,,同样地,采集数据时连续十帧求均值消除数据跳变和探测器的时间噪声,根据黑体的实际设置温度和对应的像素值,得到黑体温度和像素值的关系式即测温公式,如下:
Figure BDA0003048079950000091
其中,temp1代表待测黑体的测试温度,x代表待测黑体的像素值,t1和t5代表黑体的实际设置温度,m1代表黑体温度为t1时的黑体的像素值,m5代表黑体温度为t5时的黑体的像素值。
将步骤(1)采集的不同机芯温度下五个黑体的像素值带入步骤(2)中的测温公式中,得到在不同机芯温度下五个黑体的测试温度,将黑体的实际设置温度减去测试温度即得到不同机芯温度下五个黑体的测温偏差A1(m),A2(m),A3(m),A4(m),A5(m),公式如下:
Figure BDA0003048079950000101
Figure BDA0003048079950000102
Figure BDA0003048079950000103
Figure BDA0003048079950000104
Figure BDA0003048079950000105
其中A1(m),A2(m),A3(m),A4(m),A5(m)依次代表黑体温度依次设置为t1、t2、t3、t4、t5黑体的测温偏差,t1、t2、t3、t4、t5依次代表黑体实际设置的温度,x1(m),x2(m),x3(m),x4(m),x5(m)依次代表采集黑体温度为t1、t2、t3、t4、t5度采集的对应的像素值,m代表采集的样本个数,m1代表黑体温度为t1时的黑体的像素值,m5代表黑体温度为t5时的黑体的像素值。
(4)根据步骤(3)得到的不同机芯温度下不同温度黑体的测温偏差通过最小二乘法拟合得到机芯温度和黑体测温偏差的关系式即测温偏差公式;
首先根据机芯温度和不同温度的黑体的测温偏差构建数据点,如下:
(FPA(1),A1(1)),(FPA(2),A1(2)),(FPA(3),A1(3))...(FPA(m),A1(m)),
(FPA(1),A2(1)),(FPA(2),A2(2)),(FPA(3),A2(3))...(FPA(m),A2(m)),
(FPA(1),A3(1)),(FPA(2),A3(2)),(FPA(3),A1(3))...(FPA(m),A3(m)),
(FPA(1),A4(1)),(FPA(2),A4(2)),(FPA(3),A4(3))...(FPA(m),A4(m)),
(FPA(1),A5(1)),(FPA(2),A5(2)),(FPA(3),A5(3))...(FPA(m),A5(m)),
通过最小二乘法拟合得到机芯FPA(m)值与计算得到的不同温度黑体的测温偏差点A(m)之间对应关系的函数:y=a*x3+b*x2+c*x+d,满足以下关系:
B1(1)=a*FPA(1)3+b*FPA(1)2+c*FPA(1)+d,
B2(1)=a*FPA(1)3+b*FPA(1)2+c*FPA(1)+d,
B3(1)=a*FPA(1)3+b*FPA(1)2+c*FPA(1)+d,
B4(1)=a*FPA(1)3+b*FPA(1)2+c*FPA(1)+d,
B5(1)=a*FPA(1)3+b*FPA(1)2+c*FPA(1)+d,
B1(2)=a*FPA(2)3+b*FPA(2)2+c*FPA(2)+d,
B2(2)=a*FPA(2)3+b*FPA(2)2+c*FPA(2)+d,
B3(2)=a*FPA(2)3+b*FPA(2)2+c*FPA(2)+d,
B4(2)=a*FPA(2)3+b*FPA(2)2+c*FPA(2)+d,
B5(2)=a*FPA(2)3+b*FPA(2)2+c*FPA(2)+d,
B1(3)=a*FPA(3)3+b*FPA(3)2+c*FPA(3)+d,
B2(3)=a*FPA(3)3+b*FPA(3)2+c*FPA(3)+d,
B3(3)=a*FPA(3)3+b*FPA(3)2+c*FPA(3)+d,
B4(3)=a*FPA(3)3+b*FPA(3)2+c*FPA(3)+d,
B5(3)=a*FPA(3)3+b*FPA(3)2+c*FPA(3)+d,
B1(m)=a*FPA(m)3+b*FPA(m)2+c*FPA(m)+d,
B2(m)=a*FPA(m)3+b*FPA(m)2+c*FPA(m)+d,
B3(m)=a*FPA(m)3+b*FPA(m)2+c*FPA(m)+d,
B4(m)=a*FPA(m)3+b*FPA(m)2+c*FPA(m)+d,
B5(m)=a*FPA(m)3+b*FPA(m)2+c*FPA(m)+d
p1(1)=(A1(1)-B1(1))2,
p2(1)=(A2(1)-B2(1))2,
p3(1)=(A3(1)-B3(1))2,
p4(1)=(A4(1)-B4(1))2,
p5(1)=(A5(1)-B5(1))2,
p1(2)=(A1(2)-B1(2))2,
p2(2)=(A2(2)-B2(2))2,
p3(2)=(A3(2)-B3(2))2,
p4(2)=(A4(2)-B4(2))2,
p5(2)=(A5(2)-B5(2))2,
p1(3)=(A1(3)-B1(3))2,
p2(3)=(A2(3)-B2(3))2,
p3(3)=(A3(3)-B3(13))2,
p4(3)=(A4(3)-B4(3))2,
p5(3)=(A5(3)-B5(3))2,
p1(m)=(A1(m)-B1(m))2
p2(m)=(A2(m)-B2(m))2
p3(m)=(A3(m)-B3(m))2
p4(m)=(A4(m)-B4(m))2
p5(m)=(A5(m)-B5(m))2
S(a,b,c,d)=min(p1(1)+p2(1)+p3(1)+p4(1)+p5(1)+p1(2)+p2(2)+p3(2)+p4(2)+p5(2)+p1(3)+p2(3)+p3(3)+p4(3)+p5(3)...+p1(m)+p2(m)+p3(m)+p4(m)+p5(m))
这里m代表采集的样本个数,A1(m),A2(m),A3(m),A4(m),A5(m)分别代表黑体温度依次设置为t1、t2、t3、t4、t5度黑体的测温偏差,B1(m),B2(m),B3(m),B4(m),B5(m)分别代表拟合的黑体温度依次设置为t1、t2、t3、t4、t5度黑体的测温偏差,FPA(m)代表机芯的温度,p1(m),p2(m),p3(m),p4(m),p5(m)依次代表黑体温度依次设置为t1、t2、t3、t4、t5黑体的测温偏差与拟合的测温偏差之差的平方和;
通过求偏导求出对应的系数a,b,c,d,从而可以得到黑体的测温偏差与FPA值的函数关系式,进而根据FPA值求出测温偏差。
(5)将待测黑体的像素值带入步骤(2)中的测温公式,得到待测黑体的测试温度temp2,同时将红外机芯的温度FPA带入步骤(4)中的测温偏差公式中,得到待测黑体的测温偏差offset,将测试温度和测温偏差相加,即得到待测黑体的实际温度temp,完成测温,公式如下:
temp=temp2+offset
其中,temp代表待测黑体的实际温度,temp2代表待测黑体的测试温度,offset代表待测黑体的测温偏差。
实施例中以选择五个黑体为例,在其他实施例中并不局限五个黑体,因此不构成对本发明的限制。
综上所述,本发明实施例提供的这种基于探测器温度的红外测温方法,在探测器工作范围内,同时采集五个不同温度黑体的本底,连续十帧求均值,去除时间噪声,同时保存机芯的温度、五个不同温度黑体的像素值,常温下机芯稳定后,采集低温黑体和高温黑体的像素值,同时结合高温黑体和低温黑体的温度值,得到黑体温度和黑体像素值的关系式即测温公式,将采集的五个不同温度黑体的像素值带入测温公式,测得五个黑体在不同机芯温度下的温度,黑体的实际温度减去测量的温度,即得到不同的机芯温度下不同黑体的测温偏差,通过最小二乘法拟合机芯温度和测温偏差的关系式,最后将待测黑体的像素值带入测温公式,将机芯的温度带入测温偏差公式,两个温度相加即得到待测黑体的实际温度,完成测温;本发明解决了探测器处在不同的环境温度时,影响测温结果,从而造成测温不准的问题,提高了红外探测器测温的精度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于探测器温度的红外测温方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)红外机芯放置在高低温箱内,多个不同温度黑体放置在高低温箱的外面,采集多个不同机芯温度下多个不同温度黑体的本底,同时保存机芯的温度、多个不同温度黑体的像素值;
(2)常温下机芯稳定后,采集低温黑体和高温黑体的像素值,同时结合高温黑体和低温黑体的温度值,得到黑体温度和黑体像素值的关系式即测温公式;
(3)将采集的多个不同机芯温度下多个不同温度黑体的像素值带入测温公式,得到多个不同温度黑体在不同机芯温度下的测试温度,将黑体的实际设置温度减去测试温度即得到不同机芯温度下不同温度黑体的测温偏差;
(4)通过最小二乘法拟合得到机芯温度和黑体测温偏差的关系式即测温偏差公式;
(5)最后将待测黑体的像素值带入测温公式得到测试温度,将机芯的温度带入测温偏差公式得到测温偏差,将测试温度和测温偏差相加得到待测黑体的实际温度,即完成测温;
所述步骤(1)之前还包括:多个不同温度的黑体工作稳定后,测量它们的误差,进行误差校正,黑体稳定后反复测量校正,直至黑体的设置温度和测量的温度一致。
2.如权利要求1所述的基于探测器温度的红外测温方法,其特征在于,该方法具体包括以下步骤:
(1)红外机芯放置在高低温箱内,选择五个黑体放置在高低温箱的外面,五个黑体温度从低到高依次设置为t1、t2、t3、t4、t5,红外机芯在高低温箱低温环境下,稳定后,升温连续同时采集五个黑体的像素值,同时保存机芯的温度和五个黑体的像素值;
(2)常温下红外机芯工作稳定后,采集t1度黑体的像素值m1和t5度黑体的像素值m5,根据黑体的实际设置温度和对应的像素值,得到黑体温度和像素值的关系式即测温公式;
(3)将步骤(1)采集的不同机芯温度下五个黑体的像素值带入步骤(2)中的测温公式中,得到在不同机芯温度下五个黑体的测试温度,将黑体的实际设置温度减去测试温度即得到不同机芯温度下五个黑体的测温偏差;
(4)根据步骤(3)得到的不同机芯温度下不同温度黑体的测温偏差通过最小二乘法拟合得到机芯温度和黑体测温偏差的关系式即测温偏差公式;
(5)将待测黑体的像素值带入步骤(2)中的测温公式,得到待测黑体的测试温度,同时将红外机芯的温度带入步骤(4)中的测温偏差公式中,得到待测黑体的测温偏差,将测试温度和测温偏差相加,即得到待测黑体的实际温度,完成测温。
3.如权利要求1所述的基于探测器温度的红外测温方法,其特征在于:所述步骤(1)中,保存机芯的温度和五个黑体的像素值时,对连续十帧黑体图像的像素值求均值进行保存,机芯的温度也连续十帧求均值进行保存。
4.如权利要求1所述的基于探测器温度的红外测温方法,其特征在于:所述步骤(2)中得到的测温公式如下:
Figure FDA0003842191370000021
其中,temp1代表待测黑体的测试温度,x代表待测黑体的像素值,t1和t5代表黑体的实际设置温度,m1代表黑体温度为t1时的黑体的像素值,m5代表黑体温度为t5时的黑体的像素值。
5.如权利要求4所述的基于探测器温度的红外测温方法,其特征在于:所述步骤(3)中得到的测温偏差公式如下:
Figure FDA0003842191370000031
Figure FDA0003842191370000032
Figure FDA0003842191370000033
Figure FDA0003842191370000034
Figure FDA0003842191370000035
其中A1(m),A2(m),A3(m),A4(m),A5(m)依次代表黑体温度依次设置为t1、t2、t3、t4、t5黑体的测温偏差,t1、t2、t3、t4、t5依次代表黑体实际设置的温度,x1(m),x2(m),x3(m),x4(m),x5(m)依次代表采集黑体温度为t1、t2、t3、t4、t5度采集的对应的像素值,m代表采集的样本个数,m1代表黑体温度为t1时的黑体的像素值,m5代表黑体温度为t5时的黑体的像素值。
6.如权利要求5所述的基于探测器温度的红外测温方法,其特征在于:所述步骤(4)中,根据机芯温度和不同温度的黑体的测温偏差构建数据点,如下:
(FPA(1),A1(1)),(FPA(2),A1(2)),(FPA(3),A1(3))...(FPA(m),A1(m)),
(FPA(1),A2(1)),(FPA(2),A2(2)),(FPA(3),A2(3))...(FPA(m),A2(m)),
(FPA(1),A3(1)),(FPA(2),A3(2)),(FPA(3),A1(3))...(FPA(m),A3(m)),
(FPA(1),A4(1)),(FPA(2),A4(2)),(FPA(3),A4(3))...(FPA(m),A4(m)),
(FPA(1),A5(1)),(FPA(2),A5(2)),(FPA(3),A5(3))...(FPA(m),A5(m)),
通过最小二乘法拟合得到机芯FPA(m)值与计算得到的不同温度黑体的测温偏差点A(m)之间对应关系的函数:y=a*x3+b*x2+c*x+d,满足以下关系:
B1(1)=a*FPA(1)3+b*FPA(1)2+c*FPA(1)+d,
B2(1)=a*FPA(1)3+b*FPA(1)2+c*FPA(1)+d,
B3(1)=a*FPA(1)3+b*FPA(1)2+c*FPA(1)+d,
B4(1)=a*FPA(1)3+b*FPA(1)2+c*FPA(1)+d,
B5(1)=a*FPA(1)3+b*FPA(1)2+c*FPA(1)+d,
B1(2)=a*FPA(2)3+b*FPA(2)2+c*FPA(2)+d,
B2(2)=a*FPA(2)3+b*FPA(2)2+c*FPA(2)+d,
B3(2)=a*FPA(2)3+b*FPA(2)2+c*FPA(2)+d,
B4(2)=a*FPA(2)3+b*FPA(2)2+c*FPA(2)+d,
B5(2)=a*FPA(2)3+b*FPA(2)2+c*FPA(2)+d,
B1(3)=a*FPA(3)3+b*FPA(3)2+c*FPA(3)+d,
B2(3)=a*FPA(3)3+b*FPA(3)2+c*FPA(3)+d,
B3(3)=a*FPA(3)3+b*FPA(3)2+c*FPA(3)+d,
B4(3)=a*FPA(3)3+b*FPA(3)2+c*FPA(3)+d,
B5(3)=a*FPA(3)3+b*FPA(3)2+c*FPA(3)+d,
Figure FDA0003842191370000041
B1(m)=a*FPA(m)3+b*FPA(m)2+c*FPA(m)+d,
B2(m)=a*FPA(m)3+b*FPA(m)2+c*FPA(m)+d,
B3(m)=a*FPA(m)3+b*FPA(m)2+c*FPA(m)+d,
B4(m)=a*FPA(m)3+b*FPA(m)2+c*FPA(m)+d,
B5(m)=a*FPA(m)3+b*FPA(m)2+c*FPA(m)+d
p1(1)=(A1(1)-B1(1))2,
p2(1)=(A2(1)-B2(1))2,
p3(1)=(A3(1)-B3(1))2,
p4(1)=(A4(1)-B4(1))2,
p5(1)=(A5(1)-B5(1))2,
p1(2)=(A1(2)-B1(2))2,
p2(2)=(A2(2)-B2(2))2,
p3(2)=(A3(2)-B3(2))2,
p4(2)=(A4(2)-B4(2))2,
p5(2)=(A5(2)-B5(2))2,
p1(3)=(A1(3)-B1(3))2,
p2(3)=(A2(3)-B2(3))2,
p3(3)=(A3(3)-B3(13))2,
p4(3)=(A4(3)-B4(3))2,
p5(3)=(A5(3)-B5(3))2,
Figure FDA0003842191370000051
p1(m)=(A1(m)-B1(m))2
p2(m)=(A2(m)-B2(m))2
p3(m)=(A3(m)-B3(m))2
p4(m)=(A4(m)-B4(m))2
p5(m)=(A5(m)-B5(m))2
S(a,b,c,d)=min(p1(1)+p2(1)+p3(1)+p4(1)+p5(1)+p1(2)+p2(2)+p3(2)+p4(2)+p5(2)+p1(3)+p2(3)+p3(3)+p4(3)+p5(3)...+p1(m)+p2(m)+p3(m)+p4(m)+p5(m))
这里m代表采集的样本个数,A1(m),A2(m),A3(m),A4(m),A5(m)分别代表黑体温度依次设置为t1、t2、t3、t4、t5度黑体的测温偏差,B1(m),B2(m),B3(m),B4(m),B5(m)分别代表拟合的黑体温度依次设置为t1、t2、t3、t4、t5度黑体的测温偏差,FPA(m)代表机芯的温度,p1(m),p2(m),p3(m),p4(m),p5(m)依次代表黑体温度依次设置为t1、t2、t3、t4、t5黑体的测温偏差与拟合的测温偏差之差的平方和;
通过求偏导求出对应的系数a,b,c,d,从而可以得到黑体的测温偏差与FPA 值的函数关系式,进而根据FPA值求出测温偏差。
7.如权利要求6所述的基于探测器温度的红外测温方法,其特征在于:所述步骤(5)中,得到待测黑体的实际温度的公式如下:
temp=temp2+offset
其中,temp代表待测黑体的实际温度,temp2代表待测黑体的测试温度,offset代表待测黑体的测温偏差。
CN202110478211.6A 2021-04-30 2021-04-30 基于探测器温度的红外测温方法 Active CN113375816B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110478211.6A CN113375816B (zh) 2021-04-30 2021-04-30 基于探测器温度的红外测温方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110478211.6A CN113375816B (zh) 2021-04-30 2021-04-30 基于探测器温度的红外测温方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113375816A CN113375816A (zh) 2021-09-10
CN113375816B true CN113375816B (zh) 2023-03-14

Family

ID=77570274

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110478211.6A Active CN113375816B (zh) 2021-04-30 2021-04-30 基于探测器温度的红外测温方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113375816B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114441043B (zh) * 2022-01-21 2022-10-04 武汉新朗光电科技有限公司 非制冷红外测温仪的温度修正方法、测温仪
TWI811989B (zh) * 2022-01-27 2023-08-11 國家中山科學研究院 在環境溫度變動下測溫穩定的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
CN110672214A (zh) * 2019-10-28 2020-01-10 中科和光(天津)应用激光技术研究所有限公司 一种非制冷红外热成像温漂补偿参数获取方法
CN111006775A (zh) * 2019-12-20 2020-04-14 中科和光(天津)应用激光技术研究所有限公司 一种基于非制冷红外热成像测温技术的距离补偿方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3745104A1 (en) * 2019-05-30 2020-12-02 Melexis Technologies NV Temperature measurement apparatus and method of measuring temperature

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
CN110672214A (zh) * 2019-10-28 2020-01-10 中科和光(天津)应用激光技术研究所有限公司 一种非制冷红外热成像温漂补偿参数获取方法
CN111006775A (zh) * 2019-12-20 2020-04-14 中科和光(天津)应用激光技术研究所有限公司 一种基于非制冷红外热成像测温技术的距离补偿方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113375816A (zh) 2021-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113375816B (zh) 基于探测器温度的红外测温方法
KR101326195B1 (ko) 방사 온도계의 정확도의 향상을 위한 양자 이론 보정 방법 및 시스템
CN108089141B (zh) 一种基于分流器的电流测量装置的误差修正方法及装置
Attivissimo et al. Systematic errors and measurement uncertainty: An experimental approach
KR101681288B1 (ko) 전력기기의 오차보정방법
CN111649827A (zh) 一种基于多点红外热电堆传感器的体温检测方法
Xie et al. Simultaneous calibration of the intrinsic and extrinsic parameters of structured-light sensors
Barini et al. Uncertainty analysis of point-by-point sampling complex surfaces using touch probe CMMs: DOE for complex surfaces verification with CMM
CN112082491A (zh) 基于点云的高度检测方法
Pogliano Precision measurement of AC voltage below 20 Hz at IEN
Pieniazek et al. Temperature and nonlinearity compensation of pressure sensor with common sensors response
CN111928949B (zh) 热像测温方法、装置、计算机设备、存储介质
RU2592734C1 (ru) Способ калибровки углового датчика
CN113639880B (zh) 一种真空红外定标辐射响应一致性方法
CN112611482A (zh) 一种校准智能设备的温度传感器的方法
CN104267363A (zh) 一种基于标准小电阻法的大电流传感器校准方法
CN111551259A (zh) 一种基于uwb和红外传感器协同的测温校正方法
CN114235181A (zh) 一种用于rfid无线无源测温芯片的安装定位系统
Carrier et al. Performance evaluation of 3D imaging systems based on GD&T
Chen et al. Theoretical uncertainty evaluation of stereo reconstruction
CN114136461B (zh) 一种红外测温方法、系统、设备及计算机可读存储介质
CN114509599A (zh) 电流测量方法、装置、设备及计算机可读存储介质
CN112067915A (zh) 一种噪声源定标系统
Caja et al. Optical measuring equipments. Part II: Measurement traceability and experimental study
CN113945297B (zh) 一种用于磁纳米温度测量标定的动态测温方法

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