补偿强反光体表面红外测温误差的算法研究

针对运动强反光体表面温度实时测量困难、精度低这一难点,本文从红外测温原理入手,分析并揭示了红外测温精度易受到被测物体反射率、测量距离、测量环境、红外入射角等因素的影响。根据铝板材加工设备轧辊表面测温实际需要设计了一种利用红外传感器实现对强反光体表面温度点对点测量的方案。通过对测量数据的研究分析建立了一种基于斯忒藩定律的红外入射角度补偿算法,以此减小因红外入射角度变化产生的测温误差。实验结果证明本方法能较好地弥补红外入射角度变化产生的测温误差,提高测温精度。该补偿算法运算简单,适应性强,为改善入射角度变化对测温精度影响提供了新的方法。     

红外人体测温精度补偿方法研究

针对现有人体测温方案测量精度低,使用条件受限等问题,研究了基于红外热成像的无接触人体测温精度补偿方法。综合考虑测温器件,测温环境对测量精度的影响,为解决常规测量方法存在的红外相机输出值随时间发生漂移,红外相机存在周期性斩波信号,温度测量距离不断变化,温度输出值存在频域噪声等多种问题,提出了综合性的温度测量精度补偿方法,有效降低了温度测量的误差。实验表明,通过本文的精度补偿方法,在不同距离下的人体温度测量误差不超过±0.2℃,可以实现人体温度的精确测量。     

基于反射温度补偿及入射温度补偿的红外测温影响分析

以红外辐射理论及红外热像仪测温原理为基础,为解决环境高温物体对红外测温的影响,提出反射温度补偿和入射温度补偿两种方法。分析了两种温度补偿方法的理论可行性和实际操作方案并具体进行实验测温对比。对4个硫化矿样本分别应用两种补偿方法同未经补偿的红外测温进行实验测温对比研究,分析结果显示:经过温度补偿后,相对误差明显小于未经补偿的红外测温,且反射温度补偿法较入射温度补偿法更为精确,验证了两种温度补偿方法的可用性及精确性。两种补偿方法在保证测量精度的同时拓宽了普通红外热像仪的应用范围,保证了硫化矿自燃红外预测数值精度。     

红外测温精度的影响因素及补偿方法的研究

为了减少红外测温仪的测量误差,提高红外测温仪的测温精度,分析了距离、发射率和外界环境温度等因素对红外测温仪测温的影响;建立了红外测温实验系统采集测温数据,并对采集到的实验数据进行了分析验证,通过分析验证可得距离因素对红外辐射测温精度有较大的影响,并且存在一定的关系,从而为提高红外测温精度的提供了依据;设计了一套提高红外测温仪测量精度的系统,该系统能够测出被测物与红外测温仪之间的距离,根据测出的结果得到距离补偿公式,然后依据公式得出温度的距离补偿,从而得到物体的实际温度。最后分析可得,红外测温仪的测量精度能够大幅提高。     

环境温度对红外测温精度的影响及补偿方法研究

针对在线式红外测温仪的测温精度易受环境温度影响,导致测温误差增大的问题,提出一种基于环境温度的红外测温补偿方法,以减少测温误差.首先根据红外测温原理,搭建了红外测温实验平台,获取了不同环境温度下的测温数据;然后利用最小二乘法原理对提取的测温误差均值进行误差-环境温度的曲线拟合,得到了红外测温补偿模型;最后对其进行了实验验证.实验结果表明,使用该补偿模型对红外测温数据进行补偿,得到的红外测温值与真实目标温度值的最大相对误差为0.29％,说明提出的补偿方法降低了环境温度对红外测温的影响,有效提高了红外测温精度.     

红外探测器的漂移特性对测温精度的影响

介绍了基于黑体标定的目标表面温度测量系统的系统组成及测量原理,利用黑体对红外探测器标定得到表面温度的测量曲线.分析了红外探测器的漂移特性,拟合漂移曲线并对探测器的能量漂移进行补偿.对一个温度可控的面辐射源进行测温实验,比较漂移补偿前后的测温数据,补偿后的测温精度得到了明显的提高.     

目标到测试系统距离对红外测温精度的影响

为了提高红外测温精度、减小测温误差,研究了目标到红外系统的距离对红外测温的影响,采用非制冷红外焦平面阵列热像仪和标准黑体进行定标研究,实验结果表明黑体红外热图像的灰度均值随温度呈线性变化,随距离呈非线性变化的关系,利用红外热像仪探测面上照度与像方孔径角的关系,对测试距离的影响做出了合理的解释;比较了不同距离处测量温度与真实温度的差别,得出在近距离测温时,距离变化对测温影响较大,最大误差可达±5℃;在远距离测温时,测试距离在大范围内变化,对测温结果影响很小,误差在±0.02℃范围之内.实际测量距离与热像仪标定距离不同,也会引入测温误差,因此保持实际测温距离与校准距离相同以减小误差,或根据不同距离处表观温度与实际温度的差别,对表观温度修正,以提高测温精度.     

基于DSP处理器的红外测温系统的设计

通过对传统的红外热像仪测温采用拟合曲线及单向查表的算法分析,针对测温精度低,并且在不同环境温度下温度整体偏移等缺点,提出了一种双向查找表的测温算法。依据普朗克定律,利用标准面源黑体对热像仪进行标定,定标出温度查找表和环境温度补偿表,并且将两个定标表格存入测温系统存储器中。对目标物体进行温度测量时,根据目标物体的热像图灰度值和热像仪热电偶反馈的当前环境温度值,计算出目标物体的温度值和环境温度补偿值,利用环境温度补偿值对目标物体进行测温误差补偿,能够准确地测量出当前环境下的目标物体实际温度。实测结果表明,该方法测温精度可达到0.5℃,并且在不同测温环境温度下温度测量值稳定性较好。     

中、长波热红外系统辐射测温精度比较

对测量用热红外系统在3～5μm和8～12μm波段的辐射测温精度进行比较分析,研究是在典型的实验室条件下进行的,并且以温度范围为270～900 K的目标作为研究对象。首先推导出了红外系统的抗干扰函数DRF,根据DRF曲线可以看出,相同大小的信号干扰对中波红外系统的温度测量精度影响要小一些。然后针对目标的物理特性和实验环境对测温精度的影响进行理论分析,基于理论公式,分析了干扰信号(发射率估计误差、大气透过率、目标反射辐射和光学系统辐射变化)对测温精度的影响。从分析结果看出,在典型的温度范围内,中波红外系统的测温精度比长波红外系统的精度高。     

非制冷红外热像仪稳定性验证方法研究

非制冷红外热像仪随着环境温度、电源波动以及吸收红外辐射的增加,将会产生严重的温度漂移现象,这将影响到红外探测器的响应特性,从而导致输出信号受一定的影响。本文针对应用在测温检测方面的非制冷红外热像仪开展研究,提出了一种红外热像仪稳定性验证试验方法,并通过此方法对国内外多款非制冷红外热像仪进行了稳定性测试,绘制其输出信号随时间变化的曲线。根据稳定性情况确定针对热像仪温度漂移的温度补偿算法,提升应用产品的测温精度。     

基于Mie 散射理论水雾介质红外辐射衰减的校正研究

水雾环境对红外辐射有着较强的衰减作用。在工业生产中水雾环境十分常见, 连铸二冷区铸坯的冷却装置采 用的就是人工水雾系统, 而准确掌握连铸二冷区铸坯表面温度对提高产品质量的稳定性具有重要意义。针对二冷区 大量水雾对连铸坯表面非接触式测温存在干扰的问题, 提出了一种基于 Mie 散射理论的校正方法。首先根据现场使 用的气水喷嘴进行模拟实验, 分析现场水雾的水流分布, 建立水雾状态模型; 然后分析水雾状态模型下红外辐射的衰 减特性, 通过模拟试验计算得到相应的消光系数, 并利用朗伯比尔定律得到红外辐射衰减的校正因子, 将校正因子添 加至非接触式红外测温系统中进行实时温度值的校正。研究表明, 通过校正因子的导入能够有效地提高非接触式红 外测温系统的精度。     

大气与环境影响分析的红外比色测温方法

传统的比色测温法通常利用可见光和近红外波段,对距离较近的高温目标具有较高的测量精度,而对距离较远的中低温目标无法精确测量。针对传统比色方法适用局限性,提出考虑大气和环境影响的红外比色测温方法,建立基于中波红外相机的比色测温实验系统。首先使用标准黑体进行中波红外相机和比色系统单波段定标;然后推导加入环境辐射参数的比色测量模型,进而建立新的目标辐射亮度比值与目标温度间的函数关系;最后,进行了实验室内自制灰体目标温度测量实验,验证了提出方法的可行性。实验表明:在实验温度范围内,温度绝对误差和相对误差分别小于4 ℃和6.7%,目标辐射亮度测量精度高于10%,考虑大气与环境影响的比色测温方法可实现中低温目标温度精确测量。     

基于系统空间结构约束的多线结构光条纹中心线提取方法

线结构光测量系统容易受到环境光干扰从而影响条纹中心线的提取.通过对系统空间结构约束的分析,文中提出一种多线结构光条纹中心线的提取方法.该方法分为标定和测量两个阶段,在标定阶段求出中心线的偏移量和偏移系数;在测量阶段中,分别在有环境光和无环境光时求得条纹中心线的三维世界坐标.通过平面和曲面拟合实验测量精度,并与Stege...     

一种可提高红外热像仪测温精度的算法

传统的红外热像仪测温算法具有测温精度低,测得的温度值不是目标物体的真实温度等缺点.从红外热像仪的测温原理入手,重点介绍了产生上述缺点的原因,并分析了黑体标定测温算法的不足之处.在此基础上提出了一种红外热像仪精确测温算法.通过在传统的黑体标定测温算法中引入差值查表标定、测温预处理和真实温度换算等环节,提高了热像仪的测温精...     

基于图像灰度的大范围辐射温度反演

为解决高温辐射源和环境温度对红外测温的影响,提高极端工况下红外热像仪的测温精度,以红外辐射理论以及红外热像仪测温原理为基础,提出了一种将红外图像灰度与目标温度、环境温度和积分时间相结合的综合辐射温度反演方法,该方法实现了环境(镜头)温度与场景温度参量解耦,可以独立预估各参量变化所产生的探测器响应变化。首先对红外热像仪进行数据标定,标定时一般采用高精度面源黑体,之后通过计算面源黑体辐射亮度,利用黑体辐亮度和黑体灰度的线性关系,对黑体温度与黑体图像灰度值两组数据之间关系进行拟合,建立全环境温度和全积分时间的大范围温度反演匹配模型。最后在实验室环境下,分别用热像仪和基于灰度的温度反演模型对探测目标进行测温。经过实验验证,该反演模型在实验室环境下取得了较为良好的效果。     

基于CompactRIO的平面型黑体温度控制

机载多光谱扫描仪大多采用大口径平面型黑体作为机上实时热参考源.由于机载环境温度的变化范围宽,而且黑体表面温度容易受气流的影响,如何对大口径平面型黑体进行高精度温度控制是机载多光谱扫描仪设计的一个难点.设计了一种新的平面型黑体温度控制系统.该控制系统先通过基于CompactRIO的嵌入式PID算法产生PWM信号,然后用H...     

旋翼气动加热对直升机红外特征分布的影响

文中采用数值模拟的方法较为系统地研究了旋翼表面温度分布及其对直升机红外辐射特征分布的影响。结果表明:（1）旋翼桨叶上自旋翼转轴到翼尖温度分布呈依次递增的趋势,最高温度值为316K,高出环境温度29 K;遮挡罩表面最高温度值为317 K,高出环境温度30 K;（2） 探测角度一定时,旋翼红外辐射强度随时间上下波动, 旋翼在3～5 m 和8~14 m 波段红外辐射强度随时间的变化趋势基本一致;（3） 旋翼气动加热后3～5 m 波段和8~14 m 波段红外辐射强度值的增量占整机固体对应波段总的红外辐射强度的比重分别为15%～16%、5%～6%;（4）同一发射率下,气动加热的旋翼8~14 m 波段红外辐射强度远大于3～5 m 波段,约为3～5 m 波段辐射强度的30 倍,其8~14 m 波段红外辐射强度约占整机固体8~14 m 波段红外辐射强度的30%~40%, 但降低旋翼表面发射率能有效降低旋翼8~14 m 波段红外辐射强度,同时也能降低旋翼辐射占整机辐射的比重。     

基于FPGA的光纤光栅温度传感器高速解调系统

为了实现对光纤光栅温度传感器的高速解调,采用了一种基于现场可编程门阵列和小型光谱仪模块的光纤光栅温度传感器高速解调系统,利用放大自发辐射光源产生的近红外宽带光辐射,照射光纤光栅温度传感器,对其反射光通过高斯拟合寻峰算法确定中心波长,并由中心波长偏移量判定环境温度的解调方法,进行了理论分析和实验验证。结果表明,在30℃~60℃温度范围内,完成了解调速率达20kHz、温度灵敏度为12.49pm/℃的高速温度测量,实现了对光纤光栅温度传感器的高速解调。