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。     

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。     

双波段比色测温方法及其分析

通过对目前主要的几种红外测温原理的分析，指出了它们的局限性，并由此重点分析了双波段红外比色测温方法，讨论了双波段红外色测的灵敏度和测温适用范围。研究结果表明可分利用双波段红外热像，确定景物场景的温度场，为双波段成像提供一定的理论基础。     

空间目标红外多波段温度分布反演

地基望远镜对空间目标的长焦距红外成像能够得到空间目标的温度区域分布信息,然而成像过程的未知参量将降低传统的双波段比色测温法正向求解精度。未知参量包括目标发射率、大气透过率、地球热辐射等。文中建立了基于多波段红外探测器测量电子数的贝叶斯估计评价函数模型,能够比较精确地反向求解空间目标的真实温度分布;并推导了目标参量估计函数的克拉美罗界,能够预测一系列不确定因素对其温度和发射率等参数求解精度的影响;最后进行了算法的仿真实验与分析。     

基于回转窑表面的红外双波段测温方法研究

回转窑是水泥熟料生产中的重要煅烧设备。在生产过程中,需要通过对回转窑的表面温度进行测量来监测窑体内部的生产状态。传统方法使用单波段红外测温对回转窑的表面温度进行监测,但是这种方法的测温精度不高,无法获取准确的测温数据。为了提高回转窑表面测温精度,提出了一种红外双波段测温方法。首先对传统的回转窑测温方法进行了理论分析,包括影响测温的几种主要因素;然后介绍了双波段测温原理,并推导出了基于回转窑的双波段测温模型;最后对其进行了实验验证。结果表明,与传统的单波段测温方法相比,本文方法在温度测量方面具有更高的精度。     

双波段比色测温技术的应用

影响辐射测温准确性的因素很多,其中周围环境干扰和物体发射率是主要影响因素,使用比色测温技术可以很大程度上减弱这两种影响。文中介绍比色测温技术的原理,详细说明在比色测温系统中双波段的选取问题,列举实际系统标定过程中出现的一些问题,结合理论知识对这些实际问题进行分析,通过误差分析得出影响实验的主要因素。实验结果表明,温度在600～1 000℃之间,拟合曲线法的最大误差为3.06%,温度越低噪声对实验精度影响越大,测温距离也是导致测量误差产生的主要因素。     

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。     

红外双波段弱小目标温度特征提取模型研究

针对红外目标远距离识别特征微弱且具有很大不确定性的问题,定量研究了目标红外辐射强度提取精度与图像信噪比关系,并基于红外双波段比色测温原理,建立了目标温度特征提取与置信度估计模型。经静态实验验证,在图像信噪比达到6时,目标温度特征估计区间为10 K,特征估计精度为5 K；经外场试验验证,在图像信噪比达到6时,目标温度特征估计区间为20 K,特征估计精度为10 K。     

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。     

引入无量纲模型及弯曲系数的三波段红外测温优化研究

以红外辐射基本理论为基础,将红外温度测量同被测物发射率相分离,构建未涉及发射率的红外三波段测温向量组,解决红外测温结果同发射率耦合度低的问题。进一步优化三波段向量组,提出无量纲发射率模型及适宜波段条件。通过对发射率线性函数进行优化,引入弯曲指数n,拓展发射率函数的应用范围。适宜波段条件的提出则保证了三波段测温向量组结果的精确性。对四个硫化矿样本应用三波段测温法同传统红外测温法进行实验测温对比研究,分析结果表明:三波段测温法同真实温度吻合度较常规红外测量好,且相对误差明显小于传统红外测温,验证了三波段测温法的可用性及精确性。三波段测温法在保证测量精度的同时拓宽了普通单波段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。     

红外比色温度计的发射率修正

分析了红外比色温度计在测量非灰体表面温度同引入的测量误差,导出了相应的误差方程,提出了修正环节方案;分析了在比色温度计的两个工作波段上被测物体的发射率随温度变化的速率不一致所造成的测温误差,并导出相应的误差方程.     

非制冷红外焦平面阵列比色测温双波长的选择

非制冷红外焦平面阵列的工作波长一般为8～14 μm.通过添加特定波长的滤波片,可使非制冷红外焦平面阵列获得该波长的辐出度,从而利用比色测温的方法完成对工业产品在工业中低温范围内的精确测量.介绍了非制冷红外焦平面阵列比色测温的基本原理,详细讨论了在8～14 μm波长范围内选择最佳比色双波长组合的理论依据,用MATLAB仿真计算确定了工业中低温范围最佳双波长组合的选择原则.最后模拟(8.8 μm,10.6 μm)双波长组合的T- R(T)图像,模拟结果满足测温精度要求.     

基于镁合金燃点测试的比色测温装置

为了解决阻燃镁合金的关键参量燃点测试的难题,采用比色测温法进行了理论分析和实验验证,并设计了结构新颖的比色测温装置。提出了由测温装置接收光辐射能量的突变点判断镁合金何时起燃,从而求出燃点温度;由中温黑体炉对系统进行静态标定来获得静标系数;而用电加热薄片电阻法来点燃镁合金,具有操作简单、节省时间和实验原料的优点。通过对含Nd质量分数为0.0075的AZ80镁合金燃点进行了测试,比色测温装置和红外测温仪的测量结果分别是1164.7K和1148.2K,其相对误差为1.4%。结果表明,比色测温法成功解决了镁合金燃点测试难的问题,且对阻燃镁合金的相关研究及镁合金冶炼的在线监测具有较重要的参考价值。     

测温二极管的设计原理、定标及在红外探测器中的应用

红外探测器组件中的硅平面型ｐｎ结测温二极管,具有体积小、测温范围宽、灵敏度高、实用性强等优点。文中从设计原理、结构、定标测试、误差分析等各个方面对测温二极管做了全面介绍。特别值得一提的是,在一定的温度范围内,经过大量的实验,对每一只测温二极管从７７～３００Ｋ进行了９０多个温度点的逐点测定,得到较为精确的结电压与温度关系曲线,与三点测定法得出的数值比较,两者的最大误差＜２°Ｃ。该结果对工程化使用三点测定法进行测温二极管的标定,提供了快速、方便、可靠的定标方法。文中介绍的测温二极管在国内首家应用于我所生产的ＳＰＲＩＴＥ、３２元等红外探测器组件中。通过多年的实际应用和可靠性实验,证实这种测温二极管用于红外探测器组件的测温、控温是非常实用的。     

红外双色点测温的修正方法

简要介绍一种微处理器控制的红外点测温方法及系统结构，重点阐述双色测温Tc比色温度的修正方法，用计算机给出了一组多项式和指数方程的发射率仿真修正数据，从而实现物体温度的高精度检测。     

比色测温双波长的选择及滤波片最小带宽的计算

介绍了近红外CCD比色测温的基本原理,详细讨论了滤波片最小带宽的选择以及比色双波长的选择方法,并通过Matlab仿真计算确定了在给定温度范围内的最佳比色波长组合.     

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。     

生命探测中的红外技术

地震生命探测系统的研究在我国灾害生命搜索救助领域中占有重要位置.本文阐述了红外技术在生命探测仪中的应用,研究了双波段红外测温、热释电红外探测原理和新型相位热成像技术,并介绍了典型的红外测温系统、红外报警系统和红外成像系统,为利用红外技术进行生命探测提供理论参考.     

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.     

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。