RU2569170C1 - Calibration of thermal imager built around microbolometric matrix and device to this end - Google Patents

Calibration of thermal imager built around microbolometric matrix and device to this end Download PDF

Info

Publication number
RU2569170C1
RU2569170C1 RU2014132140/28A RU2014132140A RU2569170C1 RU 2569170 C1 RU2569170 C1 RU 2569170C1 RU 2014132140/28 A RU2014132140/28 A RU 2014132140/28A RU 2014132140 A RU2014132140 A RU 2014132140A RU 2569170 C1 RU2569170 C1 RU 2569170C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signals
tvp
timer
matrix
microbolometric
Prior art date
Application number
RU2014132140/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Яковлевич Александрович
Андрей Олегович Калабеков
Original Assignee
Производственный кооператив "Научно-производственный комплекс "Автоматизация"
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 Производственный кооператив "Научно-производственный комплекс "Автоматизация" filed Critical Производственный кооператив "Научно-производственный комплекс "Автоматизация"
Priority to RU2014132140/28A priority Critical patent/RU2569170C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2569170C1 publication Critical patent/RU2569170C1/en

Links

Landscapes

  • Radiation Pyrometers (AREA)

Abstract

FIELD: instrumentation.
SUBSTANCE: invention relates to instruments and can be used for remote temperature determination at surfaces and structural elements. Claimed process consists switching on of the thermal imager to be kept in ON state for temperature control and registration of signals from microbolometric matrix sensors. Said signals are digitized, inverted and written into imager controller memory. Then, said signals are summed up with digitized signals of appropriate sensors of said matrix. Opaque shutter absorbing the radiation of the wavelength working range is intermittently set ahead of thermal imager objective and close thereto. Thereafter, signals from microbolometric matrix sensors are registered. Claimed device comprises controller built in thermal imager connected with microbolometric matrix, 1st, 2nd and 3rd timers, shutter arranged ahead of and outside the imager objective shutter provided with appropriate drive with limit switch and logical element AND.
EFFECT: higher accuracy of calibration.
2 cl, 1 dwg

Description

Описываемое техническое решение относится к области устройств для визуализации температурных полей и дистанционного определения температур поверхностей и элементов объектов техники, а также биологических объектов, а более конкретно - к области создания тепловизионных приборов (ТВП) для дистанционного определения температуры тела человека.The described technical solution relates to the field of devices for visualizing temperature fields and remote sensing of temperatures of surfaces and elements of objects of technology, as well as biological objects, and more specifically to the field of creating thermal imaging devices (TVP) for remote sensing of human body temperature.

ТВП находят все более широкое использование в науке и технике. Одним из известных направлений их использования является создание приборов для дистанционного наблюдения температурных полей с целью выявления распределения температур по поверхности различных, в том числе биологических, объектов. В частности, известны ТВП, используемые в медицине и позволяющие обнаруживать области на теле человека, имеющие аномально высокую температуру [1-3]. Современные ТВП содержат, как правило, микроболометрическую матрицу (МБМ), обеспечивающую преобразование формируемого на ее поверхности распределения температуры в электрический сигнал. Характерной особенностью ТВП на МБМ является разброс чувствительности их элементов, а также малая доля полезной составляющей в сигнале с каждого элемента МБМ в связи со значительным лучеиспусканием конструктивных элементов ТВП (т.н. фоновая засветка), что приводит к нарушению как точности воспроизведения (визуализации) теплового поля (искажению полутоновой характеристики изображения), так и затрудняет возможность точного определения температуры наблюдаемого объекта в его определенной точке. Для компенсации указанного явления используется операция т.н. калибровки, позволяющая в значительной степени устранить влияние фоновой засветки и скомпенсировать неравномерность чувствительности МБМ по полю (кадру).TVPs are increasingly used in science and technology. One of the known directions of their use is the creation of devices for remote observation of temperature fields in order to detect the distribution of temperatures on the surface of various, including biological, objects. In particular, TBPs are known that are used in medicine and allow detecting areas on the human body that have an abnormally high temperature [1-3]. Modern TVPs contain, as a rule, a microbolometric matrix (MBM), which provides the conversion of the temperature distribution formed on its surface into an electrical signal. A characteristic feature of TVP on MBM is the spread in the sensitivity of their elements, as well as a small fraction of the useful component in the signal from each element of the MBM due to the significant radiation of the structural elements of the TVP (the so-called background illumination), which leads to a violation of the accuracy of reproduction (visualization) thermal field (distortion of the grayscale image characteristics), and makes it difficult to accurately determine the temperature of the observed object at its specific point. To compensate for this phenomenon, the so-called operation is used. calibration, which can significantly eliminate the influence of background illumination and compensate for the non-uniformity of the sensitivity of the MBM field (frame).

Известен тепловизор [4], в котором предусмотрена операция калибровки для компенсации разброса чувствительности элементов МБМ. Для этого он снабжен размещенной между объективом и МБМ непрозрачной в диапазоне рабочих длин волн ТВП «шторкой» с механизмом ее привода, приводимым в действие электродвигателем. Для калибровки ТВП шторку с помощью электродвигателя устанавливают в положение, при котором входное окно МБМ закрывается от падающего излучения.Known thermal imager [4], which provides a calibration operation to compensate for the spread of sensitivity of MBM elements. To do this, it is equipped with a “curtain” located between the lens and the MBM, which is opaque in the range of working wavelengths of the TVP, with its drive mechanism driven by an electric motor. To calibrate the TVP, the curtain using the electric motor is set to the position at which the MBM input window is closed from incident radiation.

- ТВП включают и выдерживают во включенном состоянии для термостатирования. В результате прогрева внутренний объем ТВП приходит в установившееся (стабильное во времени) температурное состояние. Практически время термостатирования может составлять десятки минут;- TVP are turned on and kept on for thermostating. As a result of heating, the internal volume of the TVP comes to a steady-state (stable in time) temperature state. In practice, thermostating time can be tens of minutes;

- между объективом ТВП и МБМ вводят шторку, непрозрачную и неотражающую в рабочем диапазоне длин волн МБМ (обычно от 3 до 14 мкм). При этом перекрывается поток излучения, идущий через объектив ТВП, и считается, что приемная площадка МБМ равномерно затемнена и температура всех ее элементов одинакова;- a shutter is introduced between the TVP lens and the MBM, which is opaque and non-reflective in the MBM operating wavelength range (usually from 3 to 14 μm). At the same time, the radiation flux passing through the TVP lens is blocked, and it is believed that the MBM receiving platform is uniformly darkened and the temperature of all its elements is the same;

- регистрируют величины сигналов с каждого из чувствительных элементов МБМ (т.н. темновые токи);- register the values of signals from each of the sensitive elements of the MBM (the so-called dark currents);

- сигналы с каждого из чувствительных элементов МБМ оцифровывают, инвертируют и записывают в память контроллера ТВП;- signals from each of the sensitive elements of the MBM are digitized, inverted, and recorded in the memory of the TVP controller;

- записанные в память контроллера ТВП сигналы суммируют с оцифрованными сигналами с соответствующих чувствительных элементов МБМ.- the signals recorded in the memory of the TVP controller are summed with the digitized signals from the corresponding sensitive elements of the MBM.

Таким образом, по окончании калибровки на выходе встроенного в ТВП контроллера будут формироваться нулевые сигналы, в которых темновые токи каждого элемента МБМ будут полностью скомпенсированы.Thus, upon completion of calibration, zero signals will be generated at the output of the controller integrated in the TVP, in which the dark currents of each MBM element will be fully compensated.

После выполнения операции калибровки шторку выводят за пределы рабочей площадки МБМ и ТВП считается готовым к работе.After the calibration operation is completed, the curtain is taken outside the MBM working platform and the TVP is considered ready for operation.

Детальный анализ описанного выше способа калибровки показал, что использование внутренней шторки, закрывающей приемную площадку МБМ, не позволяет выполнить корректную калибровку ТВП. Данное утверждение может быть обосновано следующими очевидными положениями:A detailed analysis of the calibration method described above showed that the use of an internal curtain covering the receiving area of the MBM does not allow correct calibration of the TVP. This statement can be justified by the following obvious provisions:

1. Объектив ТВП проектирует находящееся в его поле зрения тепловое поле объекта на шторку, нагревает ее и в результате лучеиспускания от шторки на приемную площадку МБМ попадает неравномерное по площади излучение. Дополнительный вклад в неравномерность данного излучения вносит неравномерное пропускание объектива по полю.1. The TVP lens projects the thermal field of the object in its field of view onto the curtain, heats it, and as a result of radiation from the curtain, the radiation uneven in area enters the MBM receiving area. An additional contribution to the unevenness of this radiation is made by the uneven transmission of the lens across the field.

2. Поступающее через объектив излучение переотражается внутри ТВП, частично отражается от шторки и снова переотражается элементами конструкции ТВП. Суммарное переотраженное излучение попадает на шторку, поглощается ею, она нагревается и переизлучает на приемную площадку МБМ, причем распределение указанного излучения по площади носит случайный характер.2. The radiation coming through the lens is reflected inside the TVP, partially reflected from the curtain, and again reflected by the TVP design elements. The total re-reflected radiation hits the curtain, is absorbed by it, it heats up and re-radiates to the receiving area of the MBM, and the distribution of this radiation over the area is random.

3. Шторка блокирует излучение от внутренних элементов конструкции ТВП. Несмотря на термостатирование, внутри ТВП имеются элементы с различной температурой, отличной от средней температуры ТВП. За счет лучеиспускания указанными элементами шторка нагревается неопределенным образом и переизлучает на приемную площадку МБМ.3. The shutter blocks radiation from internal elements of the design of the TVP. Despite thermostating, inside the TVP there are elements with different temperatures, different from the average temperature of the TVP. Due to the emission of these elements, the curtain is heated indefinitely and re-radiates to the receiving area of the MBM.

4. Между шторкой и приемной площадкой МБМ всегда имеет место конструктивный зазор, через который внутреннее излучение ТВП будет попадать на приемную площадку МБМ.4. There is always a constructive gap between the curtain and the receiving area of the MBM through which the internal radiation of the TVP will reach the receiving area of the MBM.

5. После выполнения процесса калибровки шторка выдвигается за пределы приемной площадки МБМ. При этом структура температурных полей на поверхности приемной площадки, при которой производилась калибровка, обусловленная воздействием рассмотренных выше факторов (пп. 1-4), существенно искажается и сигналы, записанные (как это рассмотрено выше при описании известного способа калибровки) в память контроллера ТВП, не будут соответствовать реальным условиям наблюдения.5. After completing the calibration process, the curtain extends beyond the receiving area of the MBM. In this case, the structure of the temperature fields on the surface of the receiving platform, at which the calibration was carried out, due to the influence of the factors discussed above (paragraphs 1-4), the signals recorded (as discussed above in the description of the known calibration method) in the memory of the TVP controller are significantly distorted, will not correspond to the actual conditions of observation.

Указанные обстоятельства приводят к снижению точности калибровки и искажению наблюдаемой тепловой картины, а также затрудняют точное определение абсолютной температуры наблюдаемого объекта.These circumstances lead to a decrease in calibration accuracy and distortion of the observed thermal picture, and also make it difficult to accurately determine the absolute temperature of the observed object.

Целью предлагаемого способа калибровки ТВП является повышение ее точности за счет устранения факторов, отмеченных выше в пп. 1-4.The purpose of the proposed method for calibrating TVP is to increase its accuracy by eliminating the factors noted above in paragraphs. 1-4.

Указанная цель изобретения достигается тем, что после выдержки ТВП во включенном состоянии для термостатирования перед объективом тепловизионного прибора вплотную к нему периодически, через определенные опытным путем промежутки времени, устанавливают непрозрачную и поглощающую излучение (в рабочем диапазоне длин волн МБМ) шторку, после чего регистрируют величины сигналов с каждого из чувствительных элементов микроболометрической матрицы.The stated objective of the invention is achieved by the fact that after exposure of the TVP in the on state for thermostating in front of the lens of the thermal imaging device, an opaque and absorbing radiation (in the operating range of MBM wavelengths) is installed shutter periodically, at certain intervals experimentally determined, and then the values are recorded signals from each of the sensitive elements of the microbolometric matrix.

Детально заявляемый способ калибровки состоит в следующем.The claimed method of calibration is as follows.

ТВП включают и выдерживают во включенном состоянии для термостатирования. В электронном тракте ТВП регистрируют величины сигналов с каждого из чувствительных элементов МБМ. Для удобства работы с сигналами их оцифровывают, после чего оцифрованные сигналы инвертируют и записывают в память контроллера ТВП. После этого цифровые сигналы, записанные в память контроллера ТВП, суммируют с оцифрованными сигналами с соответствующих чувствительных элементов МБМ. Указанное суммирование приводит к обнулению сигналов с каждого элемента МБМ при отсутствии внешнего (поступающего через объектив ТВП) теплового излучения. Описанную операцию повторяют периодически, через определенное время, в течение которого тепловой баланс внутри ТВП изменяется.TVPs are turned on and kept on for temperature control. Signals from each of the sensitive elements of the MBM are recorded in the electronic path of the TVP. For the convenience of working with signals, they are digitized, after which the digitized signals are inverted and recorded in the memory of the TVP controller. After that, the digital signals recorded in the memory of the TVP controller are summed with the digitized signals from the corresponding sensitive elements of the MBM. The specified summation leads to zeroing of signals from each element of the MBM in the absence of external (incoming through the lens of the TVP) thermal radiation. The described operation is repeated periodically, after a certain time, during which the heat balance inside the TVP changes.

Периодичность проведения операции калибровки определяют опытным путем следующим образом. ТВП включают и выдерживают во включенном состоянии для термостатирования. В электронном тракте ТВП регистрируют величины сигналов с каждого из чувствительных элементов МБМ. Для удобства работы с сигналами их оцифровывают, после чего оцифрованные сигналы инвертируют и записывают в память контроллера ТВП. После этого цифровые сигналы, записанные в память контроллера ТВП, суммируют с оцифрованными сигналами с соответствующих чувствительных элементов МБМ. Указанное суммирование приводит к обнулению сигналов с каждого элемента МБМ при отсутствии внешнего (поступающего через объектив ТВП) теплового излучения. После этого ТВП оставляют во включенном состоянии и наблюдают за сигналами с каждого элемента МБМ. Время периодичности калибровки определяют как время, за которое указанные сигналы изменяются на заданное, исходя из необходимой точности измерения, значение, например на величину, соответствующую 0,5°C. Использование внешней, по отношению к объективу ТВП, шторки обеспечивает следующие преимущества, определяющие повышение точности выполнения операции калибровки:The frequency of the calibration operation is determined empirically as follows. TVPs are turned on and kept on for temperature control. Signals from each of the sensitive elements of the MBM are recorded in the electronic path of the TVP. For the convenience of working with signals, they are digitized, after which the digitized signals are inverted and recorded in the memory of the TVP controller. After that, the digital signals recorded in the memory of the TVP controller are summed with the digitized signals from the corresponding sensitive elements of the MBM. The specified summation leads to zeroing of signals from each element of the MBM in the absence of external (incoming through the lens of the TVP) thermal radiation. After this, the TVP is left in the on state and the signals from each MBM element are monitored. The calibration periodicity time is defined as the time during which these signals are changed to a predetermined value, based on the required measurement accuracy, for example, a value corresponding to 0.5 ° C. The use of an external curtain with respect to the TVP lens provides the following advantages that determine an increase in the accuracy of the calibration operation:

1. Объектив ТВП не проектирует находящееся в его поле зрения тепловое поле объекта на шторку, что предотвращает ее неконтролируемый нагрев и соответствующее неконтролируемое лучеиспускание от шторки на приемную площадку МБМ.1. The TVP lens does not project the thermal field of the object in its field of view onto the curtain, which prevents its uncontrolled heating and the corresponding uncontrolled radiation from the curtain to the MBM receiving area.

2. Вследствие отсутствия поступающего через объектив излучения отсутствует его переотражение внутри ТВП, его частичное отражение от шторки и переотражение элементами конструкции ТВП. Следовательно, отсутствует воздействие указанного переотраженного излучения на шторку, ее дополнительный неконтролируемый нагрев и переизлучение неопределенного теплового излучения на приемную площадку МБМ.2. Due to the absence of radiation coming through the lens, there is no re-reflection inside the TVP, its partial reflection from the curtain, and re-reflection by the structural elements of the TVP. Therefore, there is no effect of the indicated re-reflected radiation on the curtain, its additional uncontrolled heating and re-emission of undetermined thermal radiation to the receiving area of the MBM.

3. Отсутствие внутренней шторки предотвращает искажение излучения от внутренних, неравномерно нагретых, элементов конструкции ТВП, т.е не вносятся искажения в тепловые поля по сравнению с режимом измерения (при отсутствии внутренней шторки).3. The absence of an internal curtain prevents the distortion of radiation from internal, unevenly heated, structural elements of the TVP, that is, no distortion is introduced into the thermal fields compared to the measurement mode (in the absence of an internal curtain).

4. Отсутствуют искажения теплового поля, возникающие из-за конструктивного зазора между «внутренней» шторкой и приемной площадкой МБМ.4. There are no distortions of the thermal field arising from the constructive gap between the "inner" curtain and the receiving area of the MBM.

5. После выполнения процесса калибровки имеющая место при калибровке структура температурных полей на поверхности приемной площадки, обусловленная внутренними (находящимися внутри ПВП) источниками нагрева, не нарушается.5. After the calibration process is completed, the structure of the temperature fields on the surface of the receiving area during calibration due to internal (inside the PVP) heating sources is not violated.

Описанный способ калибровки ТВП на МБМ реализуется в устройстве, структурная схема которого показана на фигуре.The described method for calibrating TVP on MBM is implemented in a device whose structural diagram is shown in the figure.

При реализации цели изобретения представленное на фигуре устройство содержит встроенный в ТВП 1 контроллер 2, соединенный с МБМ 3, первый таймер 4, второй таймер 5 и третий таймер 6. Также имеется установленная снаружи ТВП 1 перед его объективом 7 непрозрачная и поглощающая излучение (в рабочем диапазоне длин волн микроболометрической матрицы) шторка 8, снабженная приводом 9 ее перемещения с концевым выключателем 10, и логический элемент «И» 11, при этом вход первого таймера 4 соединен с кнопкой включения ТВП 1, а его выход - со входом второго таймера 5 и входом третьего таймера 6, выход второго таймера 5 соединен с приводом 9, при этом концевой выключатель 10 и выход второго таймера 5 через логический элемент «И» 11 соединены с контроллером 2, а выход третьего таймера 6 - со входом второго таймера 5.When realizing the purpose of the invention, the device shown in the figure contains a controller 2 integrated in the TVP 1, connected to the MBM 3, a first timer 4, a second timer 5 and a third timer 6. There is also an opaque and absorbing radiation installed outside the TVP 1 in front of its lens 7 (in the working the wavelength range of the microbolometric matrix) curtain 8, equipped with a drive 9 for its movement with a limit switch 10, and a logic element “I” 11, while the input of the first timer 4 is connected to the power button of the TVP 1, and its output is connected to the input of the second timer and 5 and the input of the third timer 6, the output of the second timer 5 is connected to the drive 9, while the limit switch 10 and the output of the second timer 5 are connected to the controller 2 through the logic element “11”, and the output of the third timer 6 is connected to the input of the second timer 5 .

В устройстве могут быть использованы следующие технические решения. Контроллер 2 может быть реализованы на микроЭВМ. Таймеры 4-6 удобнее всего построить на микросхемах NE555N. Объектив 7 реализуется на основе сферических или асферических линз из оптического германия. Шторка 8 выполняется из металла с поглощающим покрытием либо из другого материала, хорошо поглощающего тепловое излучение в диапазоне от 3 до 14 мкм. Экспериментально установлено, что хорошие результаты могут быть получены при использовании обычной бумаги. Привод 9 выполняется на основе электродвигателя с редуктором, снабженным концевым выключателем 10 (например, на основе микрокнопки КМ-1). Логический элемент «И» 11 - микросхема 530ЛА1.The following technical solutions can be used in the device. Controller 2 can be implemented on a microcomputer. Timers 4-6 are most conveniently built on NE555N chips. Lens 7 is realized on the basis of spherical or aspherical lenses from optical germanium. The shutter 8 is made of metal with an absorbing coating or of another material that absorbs heat radiation well in the range from 3 to 14 microns. It has been experimentally established that good results can be obtained using plain paper. The drive 9 is based on an electric motor with a gearbox equipped with a limit switch 10 (for example, based on the micro button KM-1). The logical element "And" 11 - 530LA1 chip.

При реализации цели изобретения устройство, структурная схема которого показана на фигуре, работает следующим образом.When implementing the purpose of the invention, a device whose structural diagram is shown in the figure, operates as follows.

При включении ТВП 1 одновременно включается первый таймер 4, задающий время прогрева ТВП 1 после включения. За это время осуществляется прогрев ТВП 1 для термостатирования. Время (длительность) прогрева указывается в инструкции по эксплуатации ТВП и определяется экспериментально при проведении его испытаний. По окончании времени прогрева на выходе первого таймера 4 формируется напряжение «логической 1», которое запускает второй таймер 5, формирующий П-образный импульс длительностью 5…10 секунд. Указанный импульс подается на управляющий вход привода 9, который приводит шторку 8 в рабочее положение - перед объективом 7 ТВП 1 вплотную к объективу. В результате этого тепловое поле на поверхности МБМ 3 выравнивается. В контроллер 2 информация о том, что ТВП 1 находится в режиме калибровки, поступает с выхода логического элемента «И» 11, который срабатывает после прихода на его управляющие входы напряжения с выхода второго таймера 5 (П-образный импульс, запускающий режим калибровки) и концевого выключателя 10, срабатывающего при достижении шторкой 8 заданного положения перед объективом 7 ТВП 1, при котором поток излучения на входе объектива 7 надежно перекрывается. После срабатывания логического элемента «И» 11 котроллер 2 переходит в режим записи оцифрованных и инвертированных сигналов с элементов МБМ 3. При работе ТВП 1 эти сигналы будут суммироваться с соответствующими сигналами с элементов МБМ 3, что обеспечит компенсацию неравномерности чувствительности элементов МБМ 3.When turning on the TVP 1, the first timer 4 is simultaneously turned on, which sets the heating time of the TVP 1 after switching on. During this time, heating of the TVP 1 for thermostating is carried out. The time (duration) of heating is indicated in the instructions for use of the TVP and is determined experimentally during its testing. At the end of the heating time, the output of the first timer 4 generates a voltage of "logical 1", which starts the second timer 5, forming a U-shaped pulse with a duration of 5 ... 10 seconds. The specified pulse is fed to the control input of the actuator 9, which brings the shutter 8 to the operating position - in front of the lens 7 of the TVP 1 close to the lens. As a result of this, the thermal field on the surface of MBM 3 is leveled. In controller 2, the information that the TVP 1 is in calibration mode comes from the output of the logic element “I” 11, which is triggered when voltage arrives at its control inputs from the output of the second timer 5 (U-shaped pulse that starts the calibration mode) and limit switch 10, triggered when the curtain 8 reaches a predetermined position in front of the lens 7 of the TVP 1, in which the radiation flux at the input of the lens 7 is reliably blocked. After the logical element “AND” 11 is triggered, the controller 2 enters the recording mode of the digitized and inverted signals from the elements of the MBM 3. When the TVP 1 operates, these signals will be summed with the corresponding signals from the elements of the MBM 3, which will compensate for the uneven sensitivity of the elements of the MBM 3.

По истечении времени калибровки, определяемого временем выдержки второго таймера 5:After the calibration time determined by the exposure time of the second timer 5:

- напряжение на выходе второго таймера 5 уменьшается до нуля;- the voltage at the output of the second timer 5 is reduced to zero;

- привод 9 шторки 8 приходит в исходное положение и входное окно объектива 7 открывается;- the drive 9 of the shutter 8 comes to its original position and the input window of the lens 7 opens;

- сигналы на входах логического элемента «И» 11 обнуляются и он закрывается;- the signals at the inputs of the logical element "AND" 11 are reset and it is closed;

- после обнуления напряжения на выходе логического элемента «И» 11 контроллер 2 переходит в рабочее состояние и начинает обработку видеосигналов с чувствительных элементов МБМ 3, складывая записанные в его памяти сигналы с текущими значениями соответствующих сигналов с чувствительных элементов МБМ 3, обеспечивая тем самым компенсацию неравномерности темновых токов чувствительных элементов.- after zeroing the voltage at the output of the logic element “AND” 11, the controller 2 enters the operating state and starts processing video signals from the sensitive elements of the MBM 3, adding the signals recorded in its memory with the current values of the corresponding signals from the sensitive elements of the MBM 3, thereby compensating for the unevenness dark currents of sensitive elements.

Процесс калибровки происходит периодически через время устойчивой работы ТВП 1, которое определяется опытным путем. Это время при настройке устройства вводят в третий таймер 6. При работе устройства за счет связи входа третьего таймера 6 с выходом первого таймера 4 третий таймер 6 запускается одновременно с первым включением второго таймера 5. По прошествии заданного времени устойчивой работы импульс с выхода третьего таймера 6 поступает на вход второго таймера 5 и запускается процесс калибровки, который будет выполняться, как описано выше. За счет того что третий таймер 6 работает в режиме непрерывной (с заданной периодичностью) выработки запускающих таймер 5 импульсов, такой запуск будет происходить неоднократно с заданной периодичностью во время нахождения ТВП 1 во включенном (рабочем) состоянии, что обеспечивает высокую точность измерений температурных полей за все время работы ТВП 1.The calibration process occurs periodically through the time of stable operation of the TVP 1, which is determined empirically. This time, when setting up the device, it is introduced into the third timer 6. When the device is operating, by connecting the input of the third timer 6 with the output of the first timer 4, the third timer 6 starts simultaneously with the first start of the second timer 5. After a specified steady-state time has passed, the pulse from the output of the third timer 6 arrives at the input of the second timer 5 and starts the calibration process, which will be performed as described above. Due to the fact that the third timer 6 operates in the mode of continuous (with a given periodicity) generation of triggering timer 5 pulses, such a start will occur repeatedly with a given frequency while the TVP 1 is in the on (working) state, which ensures high accuracy of temperature field measurements for all the time of the operation of the TVP 1.

Опытная эксплуатация заявляемого устройства подтвердила его работоспособность и продемонстрировала реальное повышение точности измерений.Pilot operation of the claimed device confirmed its performance and demonstrated a real increase in measurement accuracy.

1. Ллойд Дж. Системы тепловидения. М.: Мир, 1978, 416 с., ил.1. Lloyd J. Thermal imaging systems. M .: Mir, 1978, 416 pp., Ill.

2. Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов: Учеб. пособие для приборостроительных вузов. - 2-е изд. перераб и доп. - Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1983. - 696 с., ил.2. Miroshnikov M.M. Theoretical foundations of optoelectronic devices: Textbook. manual for instrument-making universities. - 2nd ed. supervisor and ext. - L.: Engineering, Leningrad Branch, 1983. - 696 p., Ill.

3. Сагайдачный А.А Тепловизионная биомедицинская диагностика: Учеб. пособие для студ. фак. нано- и биомед. технологий, обучающихся по спец. «Медицинская физика» и направлению «Биомедицинская инженерия» / А.А. Сагайдачный, А.В. Скрипаль, Д.А. Усанов. Саратов. 2009. 118 с., ил.3. Sagaidachny A. A. Thermal biomedical diagnostics: Textbook. allowance for students. Fak. nano and biomed. technologies trained in special. “Medical Physics” and the direction “Biomedical Engineering” / A.A. Sagaidachny, A.V. Skripal, D.A. Usanov. Saratov. 2009.118 p., Ill.

4. Патент РФ на полезную модель №49664, кл. МПК H04N.4. RF patent for utility model No. 49664, cl. IPC H04N.

Claims (2)

1. Способ калибровки тепловизионного прибора на микроболометрической матрице, заключающийся в том, что тепловизионный прибор включают, выдерживают во включенном состоянии для термостатирования, регистрируют величины сигналов с каждого из чувствительных элементов микроболометрической матрицы, указанные сигналы оцифровывают, инвертируют и записывают в память контроллера тепловизионного прибора, после чего их суммируют с оцифрованными сигналами с соответствующих чувствительных элементов микроболометрической матрицы, отличающийся тем, что после выдержки тепловизионного прибора во включенном состоянии для термостатирования перед объективом тепловизионного прибора вплотную к нему периодически, через определенные опытным путем промежутки времени, устанавливают непрозрачную и поглощающую излучение в рабочем диапазоне длин волн микроболометрической матрицы шторку, после чего регистрируют величины сигналов с каждого из чувствительных элементов микроболометрической матрицы.1. A method of calibrating a thermal imaging device on a microbolometric matrix, which is that the thermal imaging device is turned on, held in the on state for thermostating, the signal values from each of the sensitive elements of the microbolometric matrix are recorded, these signals are digitized, inverted and recorded in the memory of the controller of the thermal imaging device, after which they are summed with digitized signals from the corresponding sensitive elements of the microbolometric matrix, different t we note that after holding the thermal imaging device in the on state for thermostating in front of the lens of the thermal imaging device, periodically, at the intervals determined by experience, periodically, opaque and absorbing radiation is established in the operating wavelength range of the microbolometric matrix, then the signal values from each of the sensitive elements of the microbolometric matrix. 2. Устройство для калибровки тепловизионного прибора на микроболометрической матрице, содержащее встроенный в ТВП контроллер, соединенный с микроболометрической матрицей, отличающееся тем, что имеются первый, второй и третий таймеры, установленная снаружи тепловизионного прибора перед его объективом непрозрачная и поглощающая излучение в рабочем диапазоне длин волн микроболометрической матрицы шторка, снабженная приводом ее перемещения с концевым выключателем, и логический элемент «И», при этом вход первого таймера соединен с кнопкой включения тепловизионного прибора, а его выход - со входам второго и третьего таймеров, выход второго таймера соединен с приводом, при этом концевой выключатель и выход второго таймера через логический элемент «И» соединены с контроллером, а выход третьего таймера - со входом второго таймера. 2. A device for calibrating a thermal imaging device on a microbolometric matrix, containing a controller integrated in the TVP connected to a microbolometric matrix, characterized in that there are first, second and third timers installed outside the thermal imaging device in front of its lens and are opaque and absorbing radiation in the operating wavelength range microbolometric matrix of the curtain, equipped with a drive for its movement with a limit switch, and a logic element "AND", while the input of the first timer is connected to the button the first time the thermal imaging device is turned on, and its output is connected to the inputs of the second and third timers, the output of the second timer is connected to the drive, while the limit switch and the output of the second timer are connected to the controller through the logical element “I”, and the output of the third timer is connected to the input of the second timer .
RU2014132140/28A 2014-08-04 2014-08-04 Calibration of thermal imager built around microbolometric matrix and device to this end RU2569170C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014132140/28A RU2569170C1 (en) 2014-08-04 2014-08-04 Calibration of thermal imager built around microbolometric matrix and device to this end

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014132140/28A RU2569170C1 (en) 2014-08-04 2014-08-04 Calibration of thermal imager built around microbolometric matrix and device to this end

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2569170C1 true RU2569170C1 (en) 2015-11-20

Family

ID=54598340

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014132140/28A RU2569170C1 (en) 2014-08-04 2014-08-04 Calibration of thermal imager built around microbolometric matrix and device to this end

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2569170C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2755093C1 (en) * 2020-11-23 2021-09-13 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева" Method for calibration of thermal imaging devices and the device for its implementation

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1506299A1 (en) * 1987-05-22 1989-09-07 Центральный научно-исследовательский и проектно-экспериментальный институт промышленных зданий и сооружений Apparatus for checking temperature-measuring instrument
RU49664U1 (en) * 2005-04-25 2005-11-27 Открытое Акционерное Общество Центральный Научно- Исследовательский Институт "Циклон" THERMAL IMAGER (OPTIONS)
RU2438103C1 (en) * 2010-06-15 2011-12-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг) Apparatus for calibrating multichannel pyrometers
JP2012078159A (en) * 2010-09-30 2012-04-19 Asahi Kasei Electronics Co Ltd Correction method of infrared sensor signal and temperature measuring method, and temperature measuring device
US8177421B2 (en) * 2007-11-14 2012-05-15 Fluke Corporation Infrared target temperature correction system and method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1506299A1 (en) * 1987-05-22 1989-09-07 Центральный научно-исследовательский и проектно-экспериментальный институт промышленных зданий и сооружений Apparatus for checking temperature-measuring instrument
RU49664U1 (en) * 2005-04-25 2005-11-27 Открытое Акционерное Общество Центральный Научно- Исследовательский Институт "Циклон" THERMAL IMAGER (OPTIONS)
US8177421B2 (en) * 2007-11-14 2012-05-15 Fluke Corporation Infrared target temperature correction system and method
RU2438103C1 (en) * 2010-06-15 2011-12-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг) Apparatus for calibrating multichannel pyrometers
JP2012078159A (en) * 2010-09-30 2012-04-19 Asahi Kasei Electronics Co Ltd Correction method of infrared sensor signal and temperature measuring method, and temperature measuring device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2755093C1 (en) * 2020-11-23 2021-09-13 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева" Method for calibration of thermal imaging devices and the device for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6540519B2 (en) Infrared imaging device
CN107144356B (en) Non-refrigerated infrared focal plane probe array thermal Response Time Test System and method
RU2486689C2 (en) Device for detecting electromagnetic radiation having resistive imaging bolometer, system having array of said devices and method of reading imaging bolometer of said system
JP2014157156A (en) Device for infrared radiation detection having resistance type imaging bolometer, system having array of such bolometer, and correcting method of imaging bolometer integrated into such system
Stratan et al. Measuring effective area of spots from pulsed laser beams
JP5058180B2 (en) Method and apparatus for characterizing a thin layer material constructed on a substrate using active pyrometry
JP6434227B2 (en) Infrared camera
RU2569170C1 (en) Calibration of thermal imager built around microbolometric matrix and device to this end
Shepard et al. Thermographic measurement of thermal barrier coating thickness
DE4315386C2 (en) High temperature thermocouple calibration
CN102494764A (en) Low-light detecting method for broad band covering visible light
Schwarz et al. Further investigation on laser-induced damage thresholds of camera sensors and micro-optomechanical systems
Schwarz et al. Laser-induced damage threshold of camera sensors and micro-opto-electro-mechanical systems
Hobbs et al. Quantitative thermal imaging using single-pixel Si APD and MEMS mirror
US20190154510A1 (en) Method for Determining a Temperature without Contact and Infrared Measuring System
Zuraski et al. Implications of polarized pupil degradation due to focal shifts in dynamically ranged Rayleigh beacons
Broido et al. Measurement of intense beams of thermal radiation
Canestrari et al. A facility to evaluate the focusing performance of mirrors for Cherenkov Telescopes
Krupiński et al. Test stand for non-uniformity correction of microbolometer focal plane arrays used in thermal cameras
Porwal et al. Evaluation of finitely conjugated afocal telescope using SH-WS for adaptive Optics
Petrov et al. Calibration of thermal imaging systems based on matrix IR photodetectors
RU2755093C1 (en) Method for calibration of thermal imaging devices and the device for its implementation
DE2903328B1 (en) Method and device for pyrometric measurement of the graphite tube temperature in a graphite tube envelope
Chen et al. A Compact Upconversion Single-photon Imager for Full-range and Accurate 3D Imaging
TWI804913B (en) Temperature correcting method of a temperature measuring device