CN114235166B - 比色红外热像仪 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种比色红外热像仪，包括：光学系统以及电学系统，光学系统包括第一光学子系统和第二光学子系统；第一光学子系统，用于接收测温目标发射的红外辐射，并输出至少两部分波长范围不同的第一光信号；第二光学子系统，用于接收测温目标发射的红外辐射，并输出第二光信号，或，接收测温目标发射的红外辐射，并输出第三光信号；所述电学系统，用于依据所述至少两部分波长范围不同的第一光信号，确定测温目标的温度信息，并依据第三光信号得到所述测温目标的图像信息；或，电学系统，用于依据第二光信号，确定测温目标的温度信息，以及，得到测温目标的图像信息。该比色红外热像仪可以提高测得的温度的精度，并得到测温目标的图像信息。

Description

比色红外热像仪

技术领域

本申请涉及非接触式红外测温以及图像处理领域，尤其涉及一种比色红外热像仪。

背景技术

红外测温技术在生产过程中，在产品质量控制和监测，设备在线故障诊断和安全保护以及节约能源等方面发挥了着重要作用。近20年来，非接触红外人体测温仪在技术上得到迅速发展，性能不断完善，功能不断增强，品种不断增多，适用范围也不断扩大。比起接触式测温方法，红外测温有着响应时间快、非接触、使用安全及使用寿命长等优点。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种比色红外热像仪。

具体地，本申请是通过如下技术方案实现的：

根据本申请实施例的第一方面，提供一种比色红外热像仪，包括：光学系统以及电学系统，所述光学系统包括第一光学子系统和第二光学子系统；其中：

所述第一光学子系统，用于接收测温目标发射的红外辐射，并输出至少两部分波长范围不同的第一光信号；

所述第二光学子系统，用于接收测温目标发射的红外辐射，并输出第二光信号，或，接收测温目标发射的红外辐射，并输出第三光信号；其中，所述第三光信号的能量低于所述第二光信号；

所述电学系统，用于依据所述至少两部分波长范围不同的第一光信号，确定所述测温目标的温度信息，并依据所述第三光信号得到所述测温目标的图像信息；或，

所述电学系统，用于依据所述第二光信号，确定所述测温目标的温度信息，以及，得到所述测温目标的图像信息。

本申请实施例的比色红外热像仪，依据第一光学子系统可以将测温目标发射的红外辐射处理为至少两部分波长范围不同的第一光信号，从而，电学系统可以依据该至少两部分波长范围不同的第一光信号，确定测温目标的温度信息；此外，依据第二光学子系统可以将测温目标发射的红外辐射处理为第二光信号，从而，电学系统可以依据该第二光信号，确定测温目标的温度信息，即比色红外热像仪可以支持比色测温方式和单色测温方式，从而，可以分别针对不同温度范围的目标，采用不同测温方式，利用比色测温方式测量高温目标的温度，利用单色测温目标测量中/低温目标的温度，提高了比色红外热成像仪的适用场景，并提高了测得的温度的精度；此外，电学系统还可以依据第二光学子系统处理得到的第二光信号或第三光信号，处理得到测温目标的图像信息，即比色红外热像仪可以得到测温目标的温度信息和图像信息，从而，可以得到测温目标的温度分布，为高效地问题排查提供了支持。

附图说明

图1是本申请一示例性实施例示出的一种比色红外热像仪的结构示意图；

图2是本申请一示例性实施例示出的一种第一光学子系统的结构示意图；

图3是本申请一示例性实施例示出的一种第二光学子系统的结构示意图；

图4是本申请又一示例性实施例示出的另一种第二光学子系统的结构示意图；

图5是本申请一示例性实施例示出的一种电学系统的结构示意图；

图6是本申请一示例性实施例示出的一种第一电学子系统的结构示意图；

图7是本申请一示例性实施例示出的一种第二电学子系统的结构示意图；

图8是本申请又一示例性实施例示出的另一种电学系统的结构示意图；

图9是本申请一示例性实施例示出的一种比色红外热像仪的结构示意图；

图10是本申请一示例性实施例示出的一种双通道分光系统的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

为了使本领域技术人员更好地理解本申请实施例提供的技术方案，并使本申请实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请实施例中技术方案作进一步详细的说明。

请参见图1，为本申请实施例提供的一种比色红外热像仪的结构示意图，如图1所示，该比色红外热像仪可以包括光学系统110以及电学系统120，光学系统110可以包括第一光学子系统111和第二光学子系统112；其中：

第一光学子系统111，用于接收测温目标发射的红外辐射，并输出至少两部分波长范围不同的第一光信号；

第二光学子系统112，用于接收测温目标发射的红外辐射，并输出第二光信号，或，接收测温目标发射的红外辐射，并输出第三光信号；其中，第三光信号的能量低于第二光信号；

电学系统120，用于依据至少两部分波长范围不同的第一光信号，确定测温目标的温度信息，并依据第三光信号得到测温目标的图像信息；或，

电学系统120，用于依据第二光信号，确定测温目标的温度信息，以及，得到测温目标的图像信息。

本申请实施例中，考虑到不同温度的目标发射的红外辐射之间可能存在较大差异，若针对各种不同温度的目标，均采用相同的红外测温方式，可能无法保证测量得到的温度的精度。

例如，对于高温目标，例如，温度超过500℃的目标，其发射的红外辐射的中心波长会发生偏移，使用单色测温方式进行红外测温的情况下，测量得到的温度的精度会比较差，而使用比色测温方式可以得到精度较高的温度信息。

同理，对于中/低温目标，例如，温度低于500℃的目标，使用比色测温方式得到的温度的精度会比较差，使用单色测温方式得到的温度的精度相对会比较高。

因而，为了提高测得的温度的精度，本申请实施例提供的比色红外热像仪可以支持多种不同的测温方式，以分别用于不同温度范围的目标的测温。

示例性的，一方面，比色红外热像仪的光学系统110可以包括第一光学子系统111。

第一光学子系统111可以接收测温目标发射的红外辐射，并输出至少两部分波长范围不同的光信号（本文中称为第一光信号）。

示例性的，该至少两部分波长范围不同的第一光信号的波长范围可以存在重叠，但任一部分第一光信号的波长范围均不完全包含其它部分第一光信号的波长范围。

对于第一光学子系统111处理后得到的至少两部分波长范围不同的第一光信号，电学系统120可以依据该至少两部分波长范围不同的第一光信号，确定测温目标的温度信息。

例如，电学系统120可以依据该至少两部分波长范围不同的第一光信号，利用比色测温方式，确定测温目标的温度信息。

另一方面，比色红外热像仪的光学系统110可以包括第二光学子系统112。

第二光学子系统112可以接收测温目标发射的红外辐射，并输出光信号（本文中称为第二光信号），或者，接收测温目标发射的红外辐射，并输出能量更低的光信号（本文中称为第三光信号），以分别应对不同温度范围的目标的测温需求。

本申请实施例中，考虑到传统比色测温方案中，无法获取测温目标的图像信息，不能有效反映测温目标的温度分布，导致进行问题排查的效率比较低。

针对上述问题，本申请实施例提供的比色红外热像仪中的电学系统120还可以依据第二光学子系统输出的光信号进行处理得到测温目标的图像信息。

示例性的，在第二光学子系统112输出第二光信号的情况下，电学系统120可以依据第二光信号，处理得到测温目标的图像信息，如灰度图像。

在第二光学子系统112输出第三光信号的情况下，电学系统120可以依据第三光信号，处理得到测温目标的图像信息，如灰度图像。

示例性的，对于高温目标，例如，温度超过预设阈值（如500℃）的测温目标，其红外辐射的能量会比较强，依据测温目标的红外辐射对应的光信号生成测温目标的图像信息时，容易出现过饱和的情况，导致图像细节丢失。

相应地，对于高温目标，第二光学子系统可以减弱测温目标发射的红外辐射对应的光信号的能量，从而，电学系统120可以依据能量减弱后的光信号（如上述第三光信号）处理得到测温目标的图像信息，优化得到的测温目标的图像的质量。

可见，基于图1所示的比色红外热成像仪，依据第一光学子系统可以将测温目标发射的红外辐射处理为至少两部分波长范围不同的第一光信号，从而，电学系统可以依据该至少两部分波长范围不同的第一光信号，确定测温目标的温度信息；此外，依据第二光学子系统可以将测温目标发射的红外辐射处理为第二光信号，从而，电学系统可以依据该第二光信号，确定测温目标的温度信息，即比色红外热像仪可以支持比色测温方式和单色测温方式，从而，可以分别针对不同温度范围的目标，采用不同测温方式，利用比色测温方式测量高温目标的温度，利用单色测温目标测量中/低温目标的温度，提高了比色红外热成像仪的适用场景，并提高了测得的温度的精度；此外，电学系统还可以依据第二光学子系统处理得到的第二光信号或第三光信号，处理得到测温目标的图像信息，即比色红外热像仪可以得到测温目标的温度信息和图像信息，从而，可以得到测温目标的温度分布，为高效地问题排查提供了支持。

需要说明的是，在本申请实施例中，高温目标和中/低温目标可以依据目标的温度，以及预设温度阈值来确定。例如，对于温度处于-20~500℃温度范围内的目标，可以称为中/低温目标；对于温度处于500~3000℃温度范围内的目标，可以称为高温目标。

在一些实施例中，如图2所示，第一光学子系统111可以包括：第一镜头1111和光信号处理系统1112；其中：

第一镜头1111，用于接收测温目标发射的红外辐射，并输出光信号；

光信号处理系统1112，用于对第一镜头1111输出的光信号进行处理，得到至少两部分波长范围不同的第一光信号。

示例性的，第一光学子系统111可以通过第一镜头1111接收测温目标发射的红外辐射，并通过光信号处理系统1112对第一镜头1111输出的光信号进行处理，得到至少两部分波长范围不同的光信号（即上述第一光信号）。

在一个示例中，光信号处理系统1112可以通过部署有多个不同滤光片的转轮实现，通过控制转轮转动，使光信号处理系统1112利用不同滤光片对第一光信号进行过滤，得到波长范围不同的光信号，即通过单通道方式将第一镜头1111输出的光信号处理为至少两部分波长范围不同的光信号。

在另一个示例性中，光信号处理系统1112可以为分光系统。

示例性的，分光系统可以通过分光镜实现分光，分光系统可以通过分光镜将第一镜头1111输出的光信号分光为多路光信号，不同路光信号通过不同滤光片进行过滤，得到波长范围不同的光信号，即通过双通道或多通道（两个以上通道）方式实现分光。

在一些实施例中，如图3所示，第二光学子系统112包括：第二镜头1121和衰减系统1122（图3中以第二镜头1121在衰减系统1122前面为例，但是也可以衰减系统1122在第二镜头1121前面）；其中：

第二镜头1121，用于接收测温目标发射的红外辐射，输出第二光信号；

衰减系统1122，用于在开启状态下，对第二光信号进行衰减处理，得到第三光信号；

或，

衰减系统1122，用于在开启状态下，对测温目标发射的红外辐射进行衰减处理，得到衰减后的红外辐射；

第二镜头1121，用于在衰减系统开启的情况下，接收衰减后的红外辐射，输出第三光信号；在衰减系统关闭的情况下，接收测温目标发射的红外辐射，输出第二光信号。

示例性的，可以通过衰减系统减弱第二光学子系统接收到测温目标发射的红外辐射后输出的光信号的能量。

在一个示例中，第二光学子系统112可以通过第二镜头1121接收测温目标发射的红外辐射，第二镜头1121接收到测温目标发射的红外辐射之后，可以输出光信号（即上述第二光信号），即测温目标发射的红外辐射先经过第二镜头，然后经过衰减系统。

在第二光学子系统112中的衰减系统1122处于开启状态的情况下，第二光学子系统112可以通过衰减系统1122可以对第二光信号进行衰减处理，得到能量更低的光信号（即上述第三光信号）。

需要说明的是，在衰减系统1122处于关闭状态的情况下，第二镜头1121输出的第二光信号不进行衰减处理。

在另一个示例中，在衰减系统1122处理开启状态的情况下，第二光学子系统112可以先通过衰减系统1122对测温目标发射的红外辐射进行衰减处理，得到衰减后的红外辐射，以使第二镜头1121在接收到衰减后的红外辐射之后，输出能量更低的光信号（即上述第三光信号），即测温目标发射的红外辐射先经过衰减系统，后经过第二镜头。

示例性的，在衰减系统1122处于关闭状态的情况下，衰减系统1122可以不对测温目标发射的红外辐射进行衰减处理，第二镜头1121接收到测温目标发射的红外辐射之后，输出第二光信号。

在一个示例中，电学系统120，具体用于在衰减系统1122处于关闭状态的情况下，依据第二光信号，确定测温目标的温度信息，以及，得到测温目标的图像信息；在衰减系统1122处于开启状态的情况下，依据至少两部分波长范围不同的光信号，确定测温目标的温度信息，并依据第三光信号得到测温目标的图像信息。

示例性的，考虑到温度较高的目标发射的红外辐射的能量较高，容易导致得到的测温目标的图像过饱和，造成图像细节丢失，且不同温度的测温目标适用的红外测温方式也存在区别，为了提高红外热成像仪测得的温度的精度，并优化得到的测温目标的图像效果，在衰减系统1122处于关闭状态的情况下，如测温目标为中/低温目标，电学系统120可以依据第二光学子系统112输出的第二光信号，确定测温目标的温度信息，并依据第二光学子系统输出的第二光信号，得到测温目标的图像信息。在衰减系统1122处于开启状态的情况下，如测温目标为高温目标，电学系统可以依据第一光学子系统111输出的至少两部分波长范围不同的第一光信号，确定测温目标的温度信息，并依据第二光学子系统112输出的第三光信号得到测温目标的图像信息。

示例性的，为了提高红外热成像仪对不同温度的目标测温的灵活性和可控性，红外热成像仪可以支持多种不同的工作模式，分别用于应对不同温度的目标的测温需求。

示例性的，不同工作模式适用的温度范围不同。

示例性的，红外热成像仪的工作模式至少可以包括第一工作模式和第二工作模式。

示例性的，第一工作模式适用的温度范围可以低于第二工作模式适用的温度范围。

考虑到温度较高的目标发射的红外辐射的能量较高，容易导致得到的测温目标的图像过饱和，造成图像细节丢失，因此，在比色红外热像仪处于第二工作模式（也可以称为高温模式）的情况下，可以将衰减系统1122切换为开启状态，通过衰减系统1122对光信号进行衰减处理，降低红外辐射对应的光信号的能量，避免测温目标的图像出现过饱和的情况，优化图像质量。

在比色红外热像仪处于第一工作模式（也可以称为中/低温模式）的情况下，可以将衰减系统1122切换为关闭状态，避免红外辐射对应的光信号的能量过低。

示例性的，在比色红外热像仪处于第一工作模式的情况下，电学系统120可以依据第二光学子系统输出的第二数字信号，确定测温目标的温度信息，以及，处理得到测温目标的图像信息，通过采用单色测温的方式，提高中/低温目标的测温精度。

在比色红外热像仪处于第二工作模式的情况下，电学系统120可以依据第一光学子系统111输出的至少两部分波长范围不同的数字信号，确定测温目标的温度信息，通过采用比色测温的方式，提高了高温目标的测温精度；此外，电学系统120还可以通过第二光学子系统112输出的衰减处理后的第三光信号，处理得到测温目标的图像信息。

在一个示例中，本申请实施例提供的比色红外热像仪还可以包括：传动系统；其中：

传动系统，用于通过机械传动或者电动传动方式，将衰减片切出光路，以使衰减系统处于关闭状态，或，将衰减片切入光路，以使衰减系统处于开启状态。

示例性的，第二光学子系统可以通过衰减片实现对测温目标发射的红外辐射对应的光信号（如上述第二光信号）或测温目标发射的红外辐射的衰减，并通过控制衰减片切入光路或切出光路的方式，控制衰减片对第二光信号或测温目标发射的红外辐射进行衰减处理，或，不对第二光信号或测温目标发射的红外辐射进行衰减处理。

示例性的，比色红外热像仪可以利用传动系统，通过机械传动或者电动传动方式，将衰减片切出光路，以使衰减系统处于关闭状态，或，将衰减片切入光路，以使衰减系统处于开启状态。

在另一些实施例中，如图4所示，第二光学子系统112可以包括：光圈大小可调的第三镜头1123；其中：

第三镜头1123，用于接收所述测温目标发射的红外辐射，在光圈大小为第一值的情况下输出第二光信号；或，在光圈大小为第二值的情况下输出第三光信号；其中，第二值小于第一值。

示例性的，在镜头光圈大小可调的情况下，可以通过调整镜头光圈大小，实现对测温目标发射的红外辐射对应的光信号的能量的调整。

示例性的，在镜头光圈大小的值较大的情况下，第三镜头接收到测温目标发射的红外辐射后，输出的光信号的能量会较高；在镜头光圈大小的值较小的情况下，第三镜头接收到测温目标发射的红外辐射后，输出的光信号的能量会较低。

相应地，在第二光学子系统112包括光圈大小可调的第三镜头1123的情况下，可以通过调整镜头光圈大小，来调整第三镜头1123接收到测温目标发射的红外辐射后输出的光信号的能量，以分别应对不同温度范围的目标的测温需求。

示例性的，第三镜头1123接收到测温目标发射的红外辐射之后，在光圈大小为第一值的情况下，可以输出第二光信号；或，在光圈大小为第二值的情况下，可以输出能量更低的第三光信号；其中，第二值小于第一值。

示例性的，比色红外热像仪可以利用传动系统，通过机械传动或者电动传动方式，调整第三镜头的光圈大小。

在一个示例中，电学系统120，具体用于在第三镜头的光圈大小为第一值的情况下，依据第二光信号，确定测温目标的温度信息，以及，得到测温目标的图像信息；在第三镜头的光圈大小为第二值的情况下，依据至少两部分波长范围不同的第一光信号，确定测温目标的温度信息，并依据第三光信号得到测温目标的图像信息。

示例性的，考虑到温度较高的目标发射的红外辐射的能量较高，容易导致得到的测温目标的图像过饱和，造成图像细节丢失，且不同温度的测温目标适用的红外测温方式也存在区别，为了提高红外热成像仪测得的温度的精度，并优化得到的测温目标的图像效果，在第三镜头1123的光圈大小为第一值的情况下，如测温目标为中/低温目标，电学系统120可以依据第二光学子系统112输出的第二光信号，确定测温目标的温度信息，并依据第二光学子系统输出的第二光信号，得到测温目标的图像信息。在第三镜头1123的光圈大小为第二值的情况下，如测温目标为高温目标，电学系统可以依据第一光学子系统111输出的至少两部分波长范围不同的第一光信号，确定测温目标的温度信息，并依据第二光学子系统112输出的第三光信号得到测温目标的图像信息。

示例性的，为了提高红外热成像仪对不同温度的目标测温的灵活性和可控性，为了提高红外热成像仪测得的温度的精度，红外热成像仪可以支持多种不同的工作模式，分别用于应对不同温度的目标的测温需求。

示例性的，不同工作模式适用的温度范围不同。

示例性的，红外热成像仪的工作模式至少可以包括第一工作模式和第二工作模式。

示例性的，第一工作模式适用的温度范围可以低于第二工作模式适用的温度范围。

考虑到温度较高的目标发射的红外辐射的能量较高，容易导致得到的测温目标的图像过饱和，造成图像细节丢失，因此，在比色红外热像仪处于第二工作模式（也可以称为高温模式）的情况下，可以将第三镜头1123的光圈大小调整为第二值，降低红外辐射对应的光信号的能量，避免测温目标的图像出现过饱和的情况，优化图像质量。

在比色红外热像仪处于第一工作模式（也可以称为中/低温模式）的情况下，可以将第三镜头1123的光圈大小设置为第一值，避免红外辐射对应的光信号的能量过低。

示例性的，在比色红外热像仪处于第一工作模式的情况下，电学系统120可以依据第二光学子系统输出的第二数字信号，确定测温目标的温度信息，以及，处理得到测温目标的图像信息，通过采用单色测温的方式，提高中/低温目标的测温精度。

在比色红外热像仪处于第二工作模式的情况下，电学系统120可以依据第一光学子系统111输出的至少两部分波长范围不同的第一光信号，确定测温目标的温度信息，通过采用比色测温的方式，提高了高温目标的测温精度；此外，电学系统120还可以通过第二光学子系统112输出的衰减处理后的第三光信号，处理得到测温目标的图像信息。

在一些实施例中，如图5所示，电学系统120可以包括第一电学子系统121和第二电学子系统122；其中：

第一电学子系统121，用于将至少两部分波长范围不同的第一光信号分别转换为对应的数字信号，得到至少两个第一数字信号，依据至少两个第一数字信号，利用不同第一数字信号之间的比值，确定测温目标的第一温度信息；

第二电学子系统122，用于将第二光信号转换为第二数字信号，并依据第二数字信号，确定测温目标的第二温度信息，以及，得到测温目标的第一图像信息；或，

第二电学子系统122，用于将第三光信号转换为第三数字信号，依据第三数字信号，确定测温目标的第二图像信息。

示例性的，对于第一光学子系统111输出的至少两部分波长范围不同的第一光信号，电学系统120可以通过第一电学子系统121将该至少两部分波长范围不同的第一光信号分别转换为对应的数字信号，得到至少两个第一数字信号，并依据该至少两个第一数字信号，利用不同第一数字信号之间的比值，按照比色测温的方式，确定测温目标的温度信息（本文中称为第一测温信息）。

对于第二光学子系统112输出的光信号，如上述第二光信号或第三光信号，电学系统120可以通过第二电学子系统122将其转换为数字信号。

示例性的，在比色红外热成像仪处于第一工作模式的情况下，第二电学子系统122可以依据第二数字信号，确定测温目标的温度信息（可以称为第二温度信息），以及，得到测温目标的图像（可以称为第一图像信息）。

在比色红外热像仪处于第二工作模式的情况下，第二电学子系统122可以依据第三数字信号，确定测温目标的图像信息（可以称为第二图像信息）。

在一个示例中，如图6所示，第一电学子系统121包括红外探测器1211以及第一处理器1212；其中：

红外探测器1211，用于将至少两部分波长范围不同的第一光信号分别转换为对应的数字信号，得到至少两个第一数字信号；

第一处理器1212，用于依据至少两个第一数字信号，利用不同第一数字信号之间的比值，确定测温目标的第一温度信息。

示例性的，第一电学子系统121可以通过红外探测器1211将第一光学子系统111输出的至少两部分波长范围不同的第一光信号分别转换为对应的数字信号，得到至少两个第一数字信号。

示例性的，红外探测器1211可以将该至少两部分波长范围不同的第一光信号转换为电信号，并进行放大处理和模数转换（A/D转换）处理，得到对应的数字信号。

示例性的，在第一电学子系统121通过单通道处理方式得到至少两部分波长范围不同的第一光信号的情况下，第一电学子系统121中红外探测器1211的数量可以为1个，红外探测器1211可以分别将各波长范围的第一光信号转换为对应的数字信号。

在第一电学子系统121通过分光方式（如双通道或多通道分光系统）实现分光的情况下，第一电学子系统121中红外探测器1211的数量可以为2个或多个（2个以上），该2个或多个红外探测器1211可以分别将各通道的光信号转换为对应的数字信号。

对于红外探测器1211转换得到的至少两个第一数字信号，第一电学子系统121可以通过第一处理器1212依据该至少两个第一数字信号，利用不同第一数字信号之间的比值，按照比色测温的方式，确定测温目标的温度信息（本文中称为第一测温信息）。

在一个示例中，如图7所示，第二电学子系统122可以包括阵列红外探测器1221以及第二处理器1222；其中：

阵列红外探测器1221，用于将第二光信号转换为第二数字信号；

第二处理器1222，用于依据第二数字信号，确定测温目标的第二温度信息，以及，得到测温目标的第一图像信息；

或，

阵列红外探测器1221，用于将第三光信号转换为第三数字信号；

第二处理器1222，用于依据第三数字信号，确定测温目标的第二图像信息。

示例性的，由于电学系统120需要依据第二光学子系统112输出的光信号，确定测温目标的温度信息，以及处理得到测温目标的图像信息，因此，电学系统120中用于对第二光学子系统112输出的光信号进行光电转换的红外探测器可以为阵列红外探测器。

对于第二光学子系统112输出的光信号，如上述第二光信号或第三光信号，电学系统120可以通过第二电学子系统122中的阵列红外探测器1221将其转换为数字信号。

示例性的，在比色红外热成像仪处于第一工作模式的情况下，第二电学子系统122可以通过第二处理器1222依据第二数字信号，确定测温目标的温度信息（可以称为第二温度信息），以及，得到测温目标的图像（可以称为第一图像信息）。

在比色红外热像仪处于第二工作模式的情况下，第二电学子系统122可以通过第二处理器1222依据第三数字信号，确定测温目标的图像信息（可以称为第二图像信息）。

在一个示例中，如图8所示，电学系统120还可以包括：第三处理器123；其中：

第三处理器123，用于在第二光学子系统112输出第二光信号的情况下，输出测温目标的第二温度信息和测温目标的第一图像信息；在第二光学子系统112输出第三光信号的情况下，输出测温目标的第一温度信息和测温目标的第二图像信息。

示例性的，考虑到对于高温目标，采用单色测温方式得到的温度信息的精度更高，而对于中/低温目标，采用比色测温方式得到的温度信息的精度更高。

而对于高温目标，第二光学子系统会通过衰减处理，输出第三光信号；对于中/低温目标，第二光学子系统会输出第二光信号。

相应地，在第二光学子系统112输出第二光信号的情况下，电学系统120可以通过第三处理器123输出测温目标的第二温度信息（即采用单色测温方式得到的温度信息）和测温目标的第一图像信息。

在第二光学子系统112输出第三光信号的情况下，电学系统120可以通过第三处理器123输出测温目标第一温度信息（即采用比色测温方式得到的温度信息）和测温目标的第二图像信息。

可见，本申请实施例提供的比色红外热像仪，对于中/低温目标，可以采用单色测温方式得到测温目标的温度信息；对于高温目标，可以采用比色测温方式得到测温目标的温度信息，提高了测得的温度的精度。

需要说明的是，在本申请实施例中，比色红外热成像仪的电学系统中，上述第一处理器1212、第二处理器1222以及第三处理器123可以分开独立部署，即电学系统120可以包括三个处理器；或者，也可以集成部署，即通过一个处理器实现上述第一处理器1212、第二处理器1222以及第三处理器123的功能。

示例性的，为了提高比色红外热像仪的工作模式可控性，比色红外热像仪可以支持工作模式选择功能，例如，比色红外热像仪可以部署有工作模式选择开关，用于选择比色红外热像仪的工作模式。

比色红外热成像仪可以依据检测到的工作模式选择指令，确定比色红外热像仪处于第一工作模式或处于第二工作模式。

示例性的，考虑到比色红外热成像仪在不同工作模式下，适用于测量不同温度范围的目标的温度，为了保证测得的温度的精度，比色红外热成像仪可以依据当前的工作模式，以及测得的温度，确定是否需要切换工作模式。

示例性的，在比色红外热成像仪处于第一工作模式，且测得的温度超过预设温度阈值（本文中称为第一温度阈值）的情况下，比色红外热成像仪可以将工作模式切换为第二工作模式，并将在第二工作模式下测得的温度作为测温目标的温度。

同理，在比色红外热成像仪处于第二工作模式，且测得的温度低于预设温度阈值（本文中称为第二温度阈值）的情况下，比色红外热成像仪可以将工作模式切换为第一工作模式，并将在第一工作模式下测得的温度作为测温目标的温度。

需要说明的是，在本申请实施例中，为了避免比色红外热成像仪频繁进行工作模式切换，上述第一温度阈值与第二温度阈值可以不同，且第一温度阈值大于第二温度阈值。

举例来说，假设中/低温目标对应的温度范围为-20℃~500℃，高温目标对应的温度范围为500℃~3000℃，则上述第一温度阈值可以设置为550℃，第二温度阈值可以设置为450℃，以避免测得的温度在500℃上下波动时，比色红外热成像仪频繁切换工作模式。

在一些实施例中，第一处理器1212，可以具体用于依据不同第一数字信号之间的比值，以及以下参数中的一个或多个，确定测温目标的第一温度信息：

比色红外热成像仪与测温目标之间的距离、当前环境的温度、相对湿度、大气能见度以及海拔高度。

示例性的，考虑到比色红外热成像仪与测温目标之间的距离、当前环境的温度、相对湿度、大气能见度以及海拔高度等参数均会对测温目标对红外探测器的辐照度产生影响，进而，影响测温目标的温度与红外探测器输出的数字信号之间的对应关系。

因而，为了提高测得的温度的准确性，在依据红外探测器输出的数字信号确定测温目标的温度信息时，还可以考虑比色红外热成像仪与测温目标之间的距离、当前环境的温度、相对湿度、大气能见度以及海拔高度等参数。

相应地，可以预先构建温度信息、红外探测器输出的不同数字信号之间的比值，以及以下一个或多个参数之间的映射关系：

比色红外热成像仪与所述测温目标之间的距离、当前环境的温度、相对湿度、大气能见度以及海拔高度。

为了使本领域技术人员更好地理解本申请实施例提供的技术方案，下面结合具体应用场景对本申请实施例提供的技术方案进行说明。

在该实施例中，以上述第一工作模式为中/低温模式，第二工作模式为高温模式为例。

示例性的，中/低温模式用于对-20~500℃的目标进行测温，高温模式用于对500~3000℃的目标进行测温。

请参见图9，为本申请实施例提供的一种比色红外热像仪的结构示意图，如图9所示，该比色红外热像仪可以包括：光学系统、传动系统和电学系统；其中，光学系统可以包括光学系统1（即上述第一光学系统）和光学系统2（即上述第二光学系统），光学系统1包括镜头1（即上述第一镜头）和光信号处理系统，光学系统2包括镜头2（即上述第二镜头）、衰减系统以及透镜3；传动系统用于控制衰减系统的开关；电学系统包括电源模块、环境温度测量模块、存储模块、处理器3（即上述第三处理器）和显示模块。

示例性的，在比色红外热像仪处于中/低温模式的情况下，可以通过传动系统控制衰减系统，使其处于关闭状态，信号处理模块2用于实现中/低温目标的图像显示和中/低温目标的测温，处理器3对信号处理模块2的输入进行处理，并将图像信息和温度信息输出到显示模块上。

需要说明的是，在比色红外热像仪处于中/低温模式的情况下，信号处理模块1可以不工作，例如，在中/低温模式下，电源模块可以不为信号处理模块1供电。

或者，在比色红外热像仪处于中/低温模式的情况下，信号处理模块1可以工作，但是处理器3不对信号处理模块1的输入进行处理。

示例性的，在比色红外高温模式下（500~3000℃），通过传动系统控制衰减系统，使其处于开启状态，此时信号处理模块1用于目标某一点温度的计算，信号处理模块2用于获取目标的图像信息，处理器3对信息处理模块1和信号处理模块2的输入进行处理，并将图像信息和温度信息输出到显示模块上。

下面对不同工作模式下比色红外热像仪中各结构的功能进行说明。

一、中低温模式下：

通过传动系统控制衰减系统，使其处于关闭状态。

示例性的，传动系统，可以通过机械传动或者电动传动实现。

衰减系统，可以通过衰减片实现。

示例性的，在中低温模式下，信号处理模块1处于不工作的状态。

镜头2接收到测温目标的红外辐射后，可以输出光信号，并由透镜3将光信号聚焦在阵列红外探测器上。

阵列红外探测器将光信号转换为数字信号。

在处理器2里，提前建立目标温度

、环境温度

、距离D（比色红外热像仪与测温目标之间的距离）、相对湿度RH、大气能见度V、海拔高度H与数字信号

的关系：

其中，环境温度

由环境温度测量模块获取，距离D、相对湿度RH、大气能见度V、海拔高度H可以通过输入模块输入。

需要说明的是，在比色红外热像仪支持激光测距的情况下，距离D也可以由比色红外热像仪通过激光测距的方式确定。

处理器2根据数字信号

，计算得到目标的温度

：

处理器3可以对信号处理模块2的图像信息和温度信息进行处理，并将图像信息和温度信息输出到显示模块上。

显示模块用于图像和温度的显示。

可选地，比色红外热像仪还可以包括激光器，用于指示当前使用比色红外热像仪测量温度的目标测试点的位置。

可选地，激光器还可以用于测量比色红外热像仪与测温目标之间的距离。

二、高温模式下

通过传动系统控制衰减系统，使其处于开启状态。

传动系统，通过机械传动或者电动传动实现。

衰减系统，通过衰减片实现。

测温目标发射的红外辐射透过镜头1进入到光学系统里，光信号处理系统将镜头1输出的光信号处理为至少两部分波长范围不同的光信号。

光信号处理系统可以通过单通道、双通道或者多通道实现。

以光信号处理系统为双通道的分光系统为例，其实现可以参见图10，如图10所示：

镜头1接收到测温目标的红外辐射经镜头1后可以输出光信号，经分光镜1均分为两部分，一部分透射过分光镜1，另一部分被分光镜1反射。

透射过分光镜1的光信号，经过滤光片1滤波，由透镜1聚焦到探测器（红外探测器）1上，另一部分经过分光镜2反射后，经过滤光片2滤波，由透镜2聚焦到探测器（红外探测器）2上。

探测器1和探测器2将光信号转换为数字信号。

处理器1计算两个探测器获取的数字信号

和

的数字比值

：

在处理器1里，提前建立目标温度

、环境温度

、距离D（比色红外热像仪与测温目标之间的距离）、相对湿度RH、大气能见度V、海拔高度H与数字信号比值

的关系：

其中，环境温度

由环境温度测量模块获取，距离D、相对湿度RH、大气能见度V、海拔高度H可以通过输入模块输入。

需要说明的是，在比色红外热像仪支持激光测距的情况下，距离D也可以由比色红外热像仪通过激光测距的方式确定。

处理器1，根据数字信号比值

计算得到目标的温度

：

示例性的，测温目标的红外辐射经镜头2转换成光信号后，再由透镜3将光信号聚焦在阵列红外探测器上。

阵列红外探测器将光信号转换为数字信号。

处理器2，实现目标的图像显示。

处理器3对信息处理模块1和信号处理模块2的输入进行处理，并将图像信息和温度信息输出到显示模块上。

显示模块用于图像和温度的显示。

可选地，比色红外热像仪还可以包括激光器，用于指示当前使用比色红外热像仪测量温度的目标测试点的位置。

可选地，激光器还可以用于测量比色红外热像仪与测温目标之间的距离。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (12)

1.一种比色红外热像仪，其特征在于，包括：光学系统以及电学系统，所述光学系统包括第一光学子系统和第二光学子系统；其中：

所述第一光学子系统，用于接收测温目标发射的红外辐射，并输出至少两部分波长范围不同的第一光信号；

所述第二光学子系统，用于接收测温目标发射的红外辐射，并输出第二光信号，或，接收测温目标发射的红外辐射，并减弱所述测温目标发射的红外辐射对应的光信号的能量，输出第三光信号；其中，所述第三光信号的能量低于所述第二光信号；

所述电学系统，用于依据所述至少两部分波长范围不同的第一光信号，确定所述测温目标的温度信息，并依据所述第三光信号得到所述测温目标的图像信息；或，

所述电学系统，用于依据所述第二光信号，确定所述测温目标的温度信息，以及，得到所述测温目标的图像信息。

2.根据权利要求1所述的比色红外热像仪，其特征在于，所述第二光学子系统包括：第二镜头和衰减系统；其中：

所述第二镜头，用于接收所述测温目标发射的红外辐射，输出第二光信号；

所述衰减系统，用于在开启状态下，对所述第二光信号进行衰减处理，得到第三光信号；

或，

所述衰减系统，用于在开启状态下，对所述测温目标发射的红外辐射进行衰减处理，得到衰减后的红外辐射；

所述第二镜头，用于在所述衰减系统开启的情况下，接收所述衰减后的红外辐射，输出第三光信号；在所述衰减系统关闭的情况下，接收所述测温目标发射的红外辐射，输出第二光信号。

3.根据权利要求2所述的比色红外热像仪，其特征在于，

所述电学系统，具体用于在所述衰减系统处于关闭状态的情况下，依据所述第二光信号，确定所述测温目标的温度信息，以及，得到所述测温目标的图像信息；在所述衰减系统处于开启状态的情况下，依据所述至少两部分波长范围不同的第一光信号，确定所述测温目标的温度信息，并依据所述第三光信号得到所述测温目标的图像信息。

4.根据权利要求2所述的比色红外热像仪，其特征在于，还包括：

传动系统，用于通过机械传动或者电动传动方式，将衰减片切出光路，以使所述衰减系统处于关闭状态，或，将衰减片切入光路，以使所述衰减系统处于开启状态。

5.根据权利要求1所述的比色红外热像仪，其特征在于，所述第二光学子系统包括：光圈大小可调的第三镜头；其中：

所述第三镜头，用于接收所述测温目标发射的红外辐射，在光圈大小为第一值的情况下输出第二光信号；或，在光圈大小为第二值的情况下输出第三光信号；其中，所述第二值小于所述第一值。

6.根据权利要求5所述的比色红外热像仪，其特征在于，

所述电学系统，具体用于在所述第三镜头的光圈大小为第一值的情况下，依据所述第二光信号，确定所述测温目标的温度信息，以及，得到所述测温目标的图像信息；在所述第三镜头的光圈大小为第二值的情况下，依据所述至少两部分波长范围不同的第一光信号，确定所述测温目标的温度信息，并依据所述第三光信号得到所述测温目标的图像信息。

7.根据权利要求1所述的比色红外热像仪，其特征在于，所述电学系统包括第一电学子系统和第二电学子系统；其中：

所述第一电学子系统，用于将所述至少两部分波长范围不同的第一光信号分别转换为对应的数字信号，得到至少两个第一数字信号，依据所述至少两个第一数字信号，利用不同第一数字信号之间的比值，确定所述测温目标的第一温度信息；

所述第二电学子系统，用于将所述第二光信号转换为第二数字信号，并依据所述第二数字信号，确定所述测温目标的第二温度信息，以及，得到所述测温目标的第一图像信息；

或，

所述第二电学子系统，用于将所述第三光信号转换为第三数字信号，依据所述第三数字信号，确定所述测温目标的第二图像信息。

8.根据权利要求7所述的比色红外热像仪，其特征在于，所述第一电学子系统包括红外探测器以及第一处理器；其中：

所述红外探测器，用于将所述至少两部分波长范围不同的第一光信号分别转换为对应的数字信号，得到至少两个第一数字信号；

所述第一处理器，用于依据所述至少两个第一数字信号，利用不同第一数字信号之间的比值，确定所述测温目标的第一温度信息。

9.根据权利要求7所述的比色红外热像仪，其特征在于，所述第二电学子系统包括阵列红外探测器以及第二处理器；其中：

所述阵列红外探测器，用于将所述第二光信号转换为第二数字信号；

所述第二处理器，用于依据所述第二数字信号，确定所述测温目标的第二温度信息，以及，得到所述测温目标的第一图像信息；

或，

所述阵列红外探测器，用于将所述第三光信号转换为第三数字信号；

所述第二处理器，用于依据所述第三数字信号，确定所述测温目标的第二图像信息。

10.根据权利要求7所述的比色红外热像仪，其特征在于，所述电学系统还包括：第三处理器；其中：

所述第三处理器，用于在所述第二光学子系统输出第二光信号的情况下，输出所述测温目标的第二温度信息和所述测温目标的第一图像信息；在所述第二光学子系统输出第三光信号的情况下，输出所述测温目标的第一温度信息和所述测温目标的第二图像信息。

11.根据权利要求8所述的比色红外热像仪，其特征在于，

所述第一处理器，具体用于依据所述不同第一数字信号之间的比值，以及以下参数中的一个或多个，确定所述测温目标的第一温度信息：

所述比色红外热成像仪与所述测温目标之间的距离、当前环境的温度、相对湿度、大气能见度以及海拔高度。

12.根据权利要求9所述的比色红外热像仪，其特征在于，

所述第二处理器，具体用于依据所述第二数字信号，以及以下参数中的一个或多个，确定所述测温目标的第二温度信息：

所述比色红外热成像仪与所述测温目标之间的距离、当前环境的温度、相对湿度、大气能见度以及海拔高度。

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