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 PDFInfo
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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
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:
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:
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:
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:
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。
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,
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。
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。
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