变谱法在红外热像仪测温中的应用

为提高单波段红外热像仪测温的准确性,根据红外热像仪测温的原理和计算公式,提出了红外热像仪测温的变谱法。该方法通过在有限的波段内对发射率和反射率进行线性化处理,采取在不同的波段下测量的方法,从而构造不同的测温方程,然后通过求解方程组得到物体的表面温度。对于朗伯体材料的测温,需要构造3个测温方程进行求解;对于灰体材料的测温,可以通过在两个波段下进行测温,然后用建立的方程进行迭代求解。该方法可以通过在红外热像仪前加设滤光片和用不同波段的热像仪进行测量这两种方法来进行技术实现。仿真结果表明,该方法可以较准确地测量物体的表面温度,误差很小,可以在无需知道被测物体表面发射率的情况下得到物体的表面温度,从而减少了红外测温中由于发射率测量不准造成的误差。     

红外热像仪噪声等效温差工程化测试方法

针对噪声等效温差(NETD)工程化测试要求,设计一套可对NETD自动测试的系统和方法。该系统采用离轴非球面折叠光路,设计出口径120 mm,焦距720 mm的平行光管,大幅减少系统体积。采用热电制冷器TEC作为黑体的电控加热和制冷源,实现温控精度0.05 ℃的黑体辐射。通过改进的测试算法,测试时间只需要5 s左右,大幅提高检测效率。经与CI测试系统对比测试,结果表明：NETD测量一致性好,准确度高,具有工程化应用价值。     

一种新型的双模式红外传感器热电元件温度测量方法

传统的红外温度测量传感器由热电元件和热敏电阻两种传感器构成,其中热电元件用于测量待测物体的目标温度,热敏电阻用于测量环境温度。本论文提出了一种新型的温度测量方法,通过使用单一的热电元件及其AD(analog-digital)模块和PMOS(positive channel metal oxide semiconductor)电路实现双模式的切换,在一个测量周期内实现红外传感器测温和环境温度补偿的作用。采用TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company)0.35μm CMOS(complementary metal oxide semiconductor)工艺制造红外传感器,对红外传感器进行温度校准后按照双模式切换方法进行测试和实验,经过温度补偿后温度测量平均误差小于0.01℃,极大地提高了测量精度和环境温度补偿精度,减小动态温度测量误差,同时简化了红外温度传感器的设计制造过程,具有很好的实用价值。     

红外热像仪高精度测温标定技术

红外热像仪能够监测目标温度从而起到事故预警与位置确认、大规模人体表面温度筛查等作用。由于环境温度变化与红外辐射吸收产生的温度漂移现象,目前大部分测温红外热像仪需要采用黑体进行实时校正,但是基于黑体的红外热像仪架设场景固定,便携性差。针对以上问题提出了一种无黑体式红外热像仪测温标定和温度补偿技术,通过对红外测温原理进行推导,采用多黑体标定获得目标温度与辐射量的先验关系,针对探测器内部结构引起温度漂移,由牛顿冷却定律进行非线性建模实现实时温度补偿。通过实验验证,所提出的测温标定技术可将测温平均相对误差长时稳定保持在0.9%以内,相比于标定前平均相对误差有效降低64%,从而实现小型化红外热像仪便携、实时、稳定高精度测温。     

一种精确的相机景深计算方法

首先给出了传统的景深计算公式及其推导过程,并对其进行了深入分析,然后通过光学系统成像原理推导出景深的精确计算公式,并将其和传统的景深计算公式进行了深入的比较和分析,最后从计算机视觉角度阐述了景深计算公式的优点。     

A simple method for accurate loss tangent measurement ofdielectrics using a microwave resonant cavity

A simple yet rigorous method has been developed to enable the loss tangent of dielectrics, having a known relative permittivity, to be accurately measured using a waveguide resonant cavity. The novel method eliminates the need for any physical measurement, either on the cavity or dielectric sample under test. The only electrical parameters that need to be measured are resonant frequencies and Q-factors of a reference cavity and those of the same cavity loaded with the dielectric sample. One of the advantages of the new technique is that dielectrics, of arbitrary shape, can be characterized at very high microwave frequencies. The new method has been verified through measurement over X-band     

一种加热炉炉管表面红外检测温度的修正方法

加热炉炉管表面温度检测的准确性直接关系到加热炉的运行状态和生产安全,利用红外热像仪测量炉管温度时易受到火焰和烟气、邻近炉管、炉墙辐射等因素的强烈干扰。为了实时准确获取炉管表面的真实温度,以某炼油厂加热炉为例,首先给出了炉管表面热红外检测温度的干扰分析,进而提出一种基于现场参数的实时温度校正模型,并结合该模型给出一套判别某厂加热炉炉管状态的专家规则,最后将这套软件应用于实际工程检验。研究结果表明,该方法有效实现了炉管表面的温度修正。     

面阵热红外相机镜头畸变校正靶标研究

针对可见光相机校正靶标不适用于热红外相机的问题,研究了红外辐射理论与热红外相机探测原理,提出发射率和太阳辐射吸收率两个靶标选材依据参数,对多种材料进行热红外成像试验,得到适合制作热红外靶标的黑色氧化铝板和镀镍铝板两类材料。所选材料制作的靶标材质轻便,热红外成像边界清晰、DN值差异明显,满足校正程序对靶标交点提取准确性的要求。研究成果为热红外面阵相机镜头畸变校正的靶标制作提供重要参考,对面阵热红外航空遥感成像技术起到一定的推进作用。     

非制冷焦平面热像仪温度控制设计

在分析法国ULIS公司生产的320×240长波红外非制冷微测辐射热计焦平面阵列探测器UL01011技术参数的基础上,论述了微测辐射热计非制冷红外焦平面热像仪温度控制的必要性,指出了温度控制设计的实质。并讨论了单片机、线性模式单芯片热电制冷器控制器和开关模式单芯片热电制冷器控制器温控方案的优缺点。提出了使用AD公司生产的全新单芯片热电制冷器控制器ADN8830的温控设计方案,以该芯片为核心设计出适合320×240长波红外非制冷微测辐射热计焦平面阵列探测器UL01011的温度控制电路,该电路能够把焦平面阵列温度变化控制在30±0.01℃范围内,使探测器工作在最佳温度。该方案功耗低、效率高、体积小,是一种较好的温控设计方案。     

基于红外热像仪的弹药热毁伤测量误差消除方法研究

红外热像仪已广泛应用于弹药毁伤性能评估领域。针对国内基于红外热像仪热毁伤评估精度矫正文章较少的情况,梳理了部分评估误差来源,并提出了对应的误差补偿思路。通过对热毁伤测量试验的误差来源进行理论分析,对由测距和大气透射引发的测温误差做出公式修正。并通过爆心定位、设立标识杆,排除了测量过程可能会引入的误差。最后,对火球红外图像进行了盲元校正及图像增强处理,提升了图像辨识度,改善了火球毁伤范围定位的精确度。     

Model for accurate speed measurement using double-loop detectors

Vehicle speed is an important parameter in measurements of road traffic. At present, double-loop detectors are generally used for vehicular speed measurement. However, these detectors incur errors caused by scanning time, spacing between double loops, irregular vehicle trajectories, and the presence of multiple vehicles in the detection zone. This paper suggests a new model that uses an error-filtering algorithm to improve the accuracy of speed measurements. In the field tests, all percent errors of the vehicular speeds measured by the proposed model were within the error tolerance limit (/spl plusmn/5%). Furthermore, the variance of percent errors was reduced. Therefore, it can be concluded that the proposed model significantly improves vehicle-speed-measuring accuracy.     

Temperature measurement in rapid thermal processing using theacoustic temperature sensor

Acoustic techniques are used to monitor the temperature of silicon wafers in rapid thermal processing environments from room temperature to 1000°C with ±5°C accuracy. Acoustic transducers are mounted at the bases of the quartz pins that support the silicon wafer during processing. An electrical pulse applied across the transducer generates an extensional mode acoustic wave which is guided by the quartz pins. The extensional mode is converted into Lamb waves (a guided plate mode) in the silicon wafer which acts as a plate waveguide. The Lamb wave propagates across the length of the silicon wafer and is converted back into an extensional mode at the other pin. The extensional mode acoustic wave is detected and the total time of flight is obtained. The time of flight of the extensional mode in the quartz pin is measured using pulse echo techniques and is subtracted from the total time of flight. Because the velocity of Lamb waves in the silicon wafer is systematically affected by temperature, the measurement of the time of flight of the Lamb wave provides the accurate temperature of the silicon wafer. The current implementation provides a ±5°C accuracy at 20 Hz data rate. Further improvements in electronics and acoustics should enable ±1°C measurements. The acoustic temperature sensor (ATS) has several advantages over conventional temperature measurement techniques. Unlike pyrometric measurements, ATS measurements are independent of emissivity of the silicon wafer and will operate down to room temperature. ATS also does not have the contact and contamination problems associated with thermocouples     

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。     

基于温度水平的空间相机主动热控系统

为了让空间相机在适合的温度条件下工作,提出一种基于温度水平的主动热控系统。首先,分析相机达到温度平衡的条件,确定主动热控策略;其次,介绍热控系统的构成及工作原理;然后,将相机图像质量无本质影响作为条件,确定主动热控策略中的各项控温指标;最后,确定温度控制算法。相机在轨工作的实验结果表明:依据主动热控策略,系统能够控制相机温度达到平衡,主镜组件与基准温度的温差不大于1℃,主镜组件的周向温差不大于1℃,主镜与次镜组件的温差不大于2℃,主镜与三镜组件的温差不大于5℃,温度控制结果满足主动热控策略中的各项控温指标要求,满足相机工作时对温度的要求。     

热辐射测温系统中探测器非线性校正方法

热辐射测量技术中,红外探测器的非线性效应导致对目标红外辐射测量时存在一定误差.依据黑体辐射定律,理论计算得出黑体在不同温度、一定波长带宽下的热辐射量曲线,实验测得同样参数下红外探测器检测到的热辐射量.利用理论曲线对探测器的检测曲线进行修正,校正探测器非线性效应,提高热辐射测温的测量精度.     

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。     

热红外相机双目测距系统标定技术研究

针对双目测距系统相机模型标定过程中,热红外相机与常用可见光相机的成像原理、图像质量、信噪比等存在的差异,对比了两种标定靶标:由黑色氧化铝板和镀镍铝板制成的棋盘格靶标、由黑色氧化铝板和镀镍钕铁磁制成的圆形点阵靶标,并分析了以上两者的标定结果。研究结果发现圆形点阵靶标相较棋盘格靶标误差更小,但两者的标定结果模型均具有较高的精度,可满足后续双目视觉的特征点匹配需求。本次研究对于双目视觉在热红外谱段中的应用具有一定的参考价值。     

Versatile and accurate method of group-delay measurement

Instruments at present available for measuring group delay are either highly complex (and hence expensive) or offer a limited range of operation and reduced accuracy. This limitation is due to the use of a fixed modulating frequency, which, it is argued here, is an unnecessary restriction. A simple (and hence inexpensive) arrangement is proposed and described, which is capable of measuring group delay over a wide frequency range (100Hz?2MHz) with high accuracy (up to 1 ?s) using a modulating frequency which is adjustable from 10 Hz to 1 kHz.     

环境温度精密检测方法

用迈克耳逊干涉仪,通过干涉条纹的数目及中心圆斑内光能量随温度变化的关系,测量环境温度。精度可达0．1℃。