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。     

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。     

非制冷红外热像仪人体表面温度场测量及误差修正

利用非制冷红外热像仪测量人体表面温度场,除具有快速、非接触和量程短等特点外,还对测温精度有较高要求。针对非制冷微测辐射热计热像仪测量精度受环境、机芯温度影响较大的问题,提出一种对热像仪使用温度与标定温度之差引起的测量误差进行修正的方法。即对分别测得的环境温度、机芯温度和灰度两组数据,由支持向量机拟合得到环境温度和机芯温度误差修正模型;实际测量时,分别由热电偶和置于热像仪中的传感器测得环境温度和机芯温度后,根据误差修正模型对环境和机芯温度变化引起的热像仪测量误差进行修正,获得较为准确的人体表面温度场数据。实验结果表明:该修正方法,与经标定的高精度热电偶测温相比,可使测量距离2 m时的测温误差减小50%。     

3.2～3.4μm红外热像仪基于拟合的测温方法

研究目的为32～34μm窄波段红外热像仪的测温方法,本文从图像处理领域出发,利用红外热像仪和标准辐射源黑体,在一定的环境温度下,采集不同温度的黑体红外图像,通过数学建模软件对黑体图像进行灰度值计算,进而探究图像灰度值与温度的相关性,并基于最小二乘法和插值拟合思想构造黑体标定曲线,根据得到的标定曲线和已有的灰度值推出验证温度。经验证结果表明,测温精度有所提升,误差在049℃以内。     

距离对红外热像仪测温精度影响及提高精度的实验研究

基于在固定环境下对手掌各部分温度测量的应用需求,实验研究了距离对目前最常用红外热像仪测温精度影响及提高精度的方法。首先在环境温度和湿度一定的条件下,实验研究了在一种测温距离下标定,不同测温距离测量时的测温精度。实验结果表示,66 cm测温距离标定下在其距离的测量精度是±0.08℃,但在40cm¹12cm距离的平均测温精度是0.43℃;其次实验研究了不同测温距离下重新标定的测温精度,测量平均绝对误差可以达到0.07℃,为在固定环境下利用红外热像仪比较精确的测量物体温度的应用提供了实验数据。     

基于RGB数字滤光的CCD激光熔覆测温系统的标定

为提高基于彩色CCD比色测温的激光熔覆测温系 统的精度和测温范围,提出了基于RGB数字滤 光的温度标定方法。采用MIKON M390高温标准黑体炉,每隔50℃采 集不同参数下黑体炉辐射图像,在 1000～1800℃的测温范 围内对彩色CCD相机采用比色测温法进行温度标定。提出将发射率归结到待定系 数K值中,并基于最小二乘法建立K与灰度比之间的一一对应关系,减小发射率 误差;提出先用外搭载 RGB分色窄带滤光片进行图像采集和分色滤光处理,然后建立分色滤光后灰度与无分色滤光 灰度之间的映 射关系,对无RGB分色滤光片的灰度值进行数字滤光,实现光谱响应带宽的误 差校正。本文方法将系统最 大测温误差缩小至38.6℃,将原测温范围扩大近300℃。实验结果表明,基于RGB数字软滤波方法的彩 色CCD测温标定方法,简单实用、精度较高,可以较大程度提高测温范围。     

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.     

非接触式红外测温仪的研制

研制了非接触式热释电红外测温仪,实现了对物体表面温度快速准确的测量;研究了环境温度对测温仪的影响;在实验基础上提出了采用分段标定及对环境温度补偿结果进行修正的方法,提高了测量精度.     

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.     

基于红外热图像灰度修正的辐射测温

基于红外热像仪的测温精度依赖于大气温度、相对湿度、大气透射率、翻转表像温度等参数的测量精度。为了减少这种依赖性和提高测量精度,提出了一种基于红外热图像灰度修正的辐射测温方法。首先基于高精度面源黑体建立了红外热图像灰度修正模型,然后通过灰度修正模型对实测的目标灰度进行修正,最后通过基于加权最小二乘法建立的热像仪辐射定标模型等计算出修正后的目标亮度和温度。在实验室环境下,分别基于红外热像灰度修正辐射测温法和直接用热像仪测温对目标进行了测量。结果表明,在实验室环境下,前者的平均测量精度较后者提高了3.6%。该方法对实验室环境下红外测温有较好的实用价值,对外场红外测温也有一定的借鉴意义。     

基于无线的高压输变电的温度测量系统设计

介绍了一种基于无线的高压输变电节点温度测量的系统,详细介绍了该温度测量系统中温度探头的软硬件设计。硬件平台设计采取TI公司MSP430系列单片机加nRF905无线收发芯片的结构,软硬件的设计符合温度探头的低功耗和耐高压、高低温的设计要求。最后,就温度探头的功耗分析给出了其测量方法和测试结果。本系统设计采取无线传输和电池供电方式,解决了传统高压线节点只能通过红外枪检测的问题。该测温系统已经在高压输变电系统上得到了运用。     

光纤光栅传感器阵列在空间温度场测量中的应用

提出了一种基于光纤光栅(FBG)的温度传感测量系统,其可应用于空间温度场的分析与研究。该系统主要由FBG阵列、光纤解调仪和上位机组成,可以在复杂的环境下进行实时多点测温,实现对环境中的温度场进行监控与温度记录。经实验验证,该测量系统准确的实现了对空间中各点温度的实时测量。该系统具有空间分辨率高,响应速度快,抗电磁辐射等特点,为空间温度场研究及特殊工况下的温度场监测提供了有力手段。     

一种高温雷达散射截面的测试方法研究

对常温状态的雷达散射截面(RCS)测试方法进行了分析,设计出高温RCS测试方法,以紧缩场RCS测试系统为基础进行高温RCS测试系统改造,研制了低散射高温目标体支架,选用石墨材料制作高温目标体,使用中频感应加热装置对目标体快速加热,对空心石墨体开展了降温规律试验。在高温RCS测试过程通过录制视频得出各环节的时刻,计算出目标体温度与转动角度的对应曲线。对空心石墨体10 GHz VV极化的高温RCS测试数据进行分析,在RCS≥-15 dBsm时系统的RCS均值误差≤1.0 dB,可见设计的高温RCS测试系统及测试方法具有较高的精度,本设计可为高温RCS测试研究提供参考。     

电池温度智能监测系统设计

针对采用热敏电阻测温和有线温度测量系统的不足,提出了采用单总线数字温度传感器DS18B20、单片机和无线收发模块等组成智能无线温度监测系统。DS18B20具有体积小,精度高,采用一线总线,可组网等优点,短距离无线通信技术应用到多点温度测量中,实现了温度数据无线传输,该系统扩展维护方便、成本低、高可靠性等特点,具有一定的实用性。     

LHI878热释电红外传感器的体温检测系统设计

设计一种以ATmage32单片机为核心的热释电红外体温测量系统。利用热释电红外传感器,设计一个非接触式的语音播报体温测量系统。采用热释电红外传感器来提取人体温度信号,同时由DS18B20测量环境温度信号,进行温度补偿减少测量误差。将提取的温度信号经过模拟处理后由AVR单片机控制实现对人体温度值的转换及处理,将得到的温度值送入LCD显示及语音播报。同时还加入了时钟功能和超温报警功能,使设计更具实用性。该体温测量系统测量范围为35~42 ℃,测量时间小于1 s。该温度检测系统具有使用方便、灵活性好、可靠性高等优点,具有一定的推广应用价值。     

基于比色法的瞬态温度测试装置设计

为解决传统接触式测温中存在的破坏温度场、装置布线不便且需要回收读数等问题,设计了一套瞬态温度测试装置.该装置基于比色测温原理,主要由光学系统、二象限探测器、光电放大电路以及单片机STM32组成.其中利用STM32单片机设计了无线数据传输模块,以保证实验数据的实时传输与测试温度的实时显示,大大削弱了测试环境的影响,提高了装置的易用性.利用该装置在实验室环境中进行了瞬态温度的测试实验,并与红外测温仪进行了实验结果的对比.选择了其中6个时间节点进行了测试结果的分析,结果表明:比色测温装置与红外测温仪的相对误差均小于1.2％,能够满足温度测试的需求.     

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。     

一种实用化实时测温系统的工作波长的最优设计

基于Kirchhoff定律 ,依照测温系统的各主要技术参数与各主要测量指标 (极限灵敏度、测温精度及测温范围 )之间的关系 ,对利用激光并采用钽酸锂热释电探测器作光电转换器件的实用化实时测温系统的工作波长进行了最优化设计。实验表明 ,在测温范围 4 0 0～ 12 0 0℃内 ,测温灵敏度及测温精度均符合设计要求。     

基于STC89C51的红外测温仪设计

在工业生产中,一些大型电气设备运行中需要监测其表面的温度来判断运行状况是否正常,依靠人工接触式检测温度既有一定的危险性,又费时费力.文中在介绍红外测温原理的基础上,设计了一种以STC89C51单片机为核心的红外测温系统,包括系统硬件电路和软件系统.STC89C51单片机负责控制启动温度测量、接收测量数据,并按照单片机中的温度值计算出目标的温度值,由液晶LCD显示出来.     

探测器本身的辐射对实时测温系统测温精度的影响及其抑制

在介绍一种采用钽酸锂热释电探测器实现的实时测温系统的基础上，着重讨论了探测器系统本身的辐射对该系统测温精度的影响．提出了抑制探测器系统本身的辐射对该系统测温精度影响的三条措施：一是对探测器进行水冷；二是采用一带宽为150nm的窄带干涉滤光片；三是进行电气补偿并进行了一些必要的分析与讨论．同时实验也表明，在采取上述抗干扰措施后，在要求的测温范围400℃～1200℃内，测温精度符合设计要求．