双波段比色精确测温技术研究

双波段比色精确测温是红外测温的一种,可以比较精确的测量出物体的温度。本文首先介绍红外测温和双波段比色精确测温的系统结构和原理,包括温度结果的计算的过程;然后介绍了比色测温实验平台的设计和测温系统的标定方法;文章最后做了实验分析,同时对文章做了小结。     

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.     

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。     

比色测温法的最优波段及测温精度的研究

目前火炮膛温测试存在测试难度大、精准度低和条件恶劣等问题。针对此类问题,本文设计了基于比色测温的火炮膛温测试系统。论证了波长的选择和标定误差是影响比色测温精度的两大重要因素,并通过分析波长与采集电压之间的灵敏度关系,得出最优波段为0960μm和1000μm,提高了比色测温法的测温精度。分别使用最小二乘法和遗传算法(GA)对实验数据进行拟合,对系统进行测试验证。结果表明:选择最优波长能够提高测温精度,遗传算法在精度上对比最小二乘法有明显提高,整体测量误差小于4 ‰。     

双波段比色精确测温技术

非接触红外辐射测温具有响应速度快、准确、便捷等优势。为实现中低温(50~400℃)物体温度的精确测量,根据双波段比色测温原理,搭建了双波段比色测温试验系统。首先对试验系统所用的试验器件进行精确标定,得到拟合曲线,用多种插值算法对曲线进行校正。然后,用设定温度的面源黑体作为试验目标来进行试验温度数据采集。实验结果表明:搭建的双波段试验系统不需要知道目标发射率,也能较为精确地得到中低温物体的真实温度。当系统标定置信度为0.95 时,物体的标准偏差在3℃以内。验证了搭建测温系统的正确性,实验装置的搭建对中低温物体真实温度的精确测量具有重要的研究意义。     

比色测温理论中带宽对测量误差影响的研究

基于比色测温原理,论述了比色测温理论中的滤光片带宽,得出滤光片带宽对测温精度的影响很大,并不能简单的将峰值透过率波长代替整个带宽。然后通过考虑滤光片的带宽导出合理的比色测温算法,并通过实验证实此算法大大减小了测温误差。     

红外测温技术在浮法玻璃温度监控中的应用

介绍红外测温技术在浮法玻璃退火窑玻璃带温度场监控中的应用。设计了在线监控退火窑玻璃带温度系统,并对浮法玻璃退火窑玻璃带测温精度的影响因素及误差进行分析。     

双波段比色测温技术及实验测试

温度是自然界最重要的物理量之一,在不知道被测目标发射率的情况下,为了精确测量中低温(50～400℃)物体的真实温度,建立了双波段比色测温的实验系统。首先,根据双波段比色测温法的实验原理选择合适的实验器件,并对实验器件进行校准,用工程软件进行离散数据的曲线拟合,即对实验器件进行标定。然后,在实验器件被标定的基础上进行实验测量,即用设定温度的面源黑体(50～400℃)作为被测目标来采集数据。最后,将实验数据的计算结果(即被测物的实验真温)与设定温度进行比较,找出误差存在的原因和提出改进方法。实验结果表明:此实验系统是完全可行的,且当实验系统的标定置信度为0.95时,物体的真实温精度误差为5℃。搭建的双波段实验系统能较为精确地测量中低温物体的真实温度。     

比色测温中外界环境误差的减小方法研究

基于比色测温原理,论述了对比色测温测量精度影响较大的外界环境因素。通过理论研究,提出从比色测温双波段采集到的信息中除掉外界环境干扰因素的思路,并通过对大量实验数据的处理分析,得出最佳的校正模型,提高了比色测温的测量精度。     

MOCVD制备不同衬底GaN外延的在线红外测温比较研究北大核心CSCD

根据红外测温原理、薄膜等厚干涉模型及相关光学参数,在Al2O3、SiC、Si三种衬底上用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术制备10μm GaN外延层的过程中,对940nm单色测温、1550nm单色测温、940nm/1550nm比色测温的发射率引起表观温度误差、真实温度与表观温度偏差进行理论比较。利用Si(111)衬底上制备InGaN/GaN多量子阱(MQW)蓝光发光二极管(LED)外延片过程的940nm单色测温及940nm/1550nm比色测温结果,验证该建模及计算的正确性。研究结果表明:在500~1300℃,相同测温法在不同衬底间表观温度误差系数区别不大。相同衬底下,误差系数由小到大依次为:比色测温、940nm单色测温、1550nm单色测温。相同测温法在不同衬底间真实温度与表观温度偏差较大。相同衬底下,偏差结果由小到大依次为:比色测温、1550nm单色测温、940nm单色测温。该计算方法与结论可为红外测温设备的研发、不同衬底GaN基外延测温方法的选择提供借鉴与参考。