距离对红外热像仪测温精度的影响及误差修正

通过分析红外热像仪测温原理,得出距离是影响测温精度的因素之一.为了提高测温精度,设计了距离对红外热像仪测温影响的实验.首先利用黑体对红外热像仪进行标定,然后在不同距离处对黑体进行测温.实验结果表明,距离的变化对测温精度有较大影响.通过整理实验数据,得出了两种温度下距离对测温精度的影响曲线,并拟合出了误差修正公式.经过误...     

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。     

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...     

基于标准黑体的物体表面发射率计算方法研究

红外测温仪器的精度和被测物体表面的发射率对测量物体红外辐射特性的准确性影响很大。为了提高物体表面发射率的计算精度,先通过标准黑体对红外热像仪进行标定。然后,利用标定好的红外热像仪测量温度,计算出被测物体表面的发射率。将基于神经网络的红外热像仪标定方法应用到目标发射率的求解方法中,有效地消除了热像仪的系统误差。测试装置简单,测试结果准确。同时,温度和发射率的精确测量为红外隐身材料的研制奠定了基础。     

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。     

噪声对红外测温性能的影响研究

为了提高红外热像仪的测温性能,以黑体辐射图像为基准,研究了噪声对红外热像仪测温的影响。首先,分析了室内背景下红外图像中噪声的来源和组成,主要包括高斯噪声和椒盐噪声。接着,建立了红外测温实验系统,获取标定时的黑体辐射图像和实际测温图像。然后,对黑体图像采用人工加噪的方法,研究不同噪声参数和传统降噪方法处理后对测温性能的影响,得到了不同噪声参数及降噪方法对测温性能的影响规律,在传统降噪方法的基础上提出了改进均值法并进行实验验证。最后,将改进均值法应用到室内实际测温的图像上。实验结果表明,改进均值法处理后,温度均方差减小为0.32,测温误差减少了1.69℃。效果优于传统降噪方法,改善了红外测温性能。     

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。     

红外测温技术在爆炸场温度测试中的精度研究

在爆炸场温度测试中,复杂的环境因素对红外热像仪测温精度有较大影响;为了提高热像仪所得数据的准确性,采用在测试现场使用标准高温黑体校正其显示温度的方法对爆炸场的大气透射率进行了修正,之后记录了3 kg固体云爆药剂的爆炸过程并提取了其火球表面温度,对比分析了修正前、后以及热电偶测得的近火球表面的温度值。爆炸场测试结果表明,在已知待测爆炸物发射率的情况下,大气透射率对红外热像仪测温精度有较大影响。     

一种基于啁啾光纤光栅温度不敏感的应力传感器

提出了一种基于啁啾光纤光栅温度不敏感的应力传感器.这种传感器是以腐蚀后啁啾的Bragg光纤光栅为敏感元件,利用光栅反射功率的变化测量应力的变化,反射功率对温度是不敏感的.利用光功率计检测光栅反射功率的变化.     

调制函数对偏振调制激光测距精度影响分析

为减小传统激光测距方法中复杂电路系统对脉冲计时或相位比较引起的测距误差,针对偏振调制激光测距技术,利用电光调制器中晶体折射率随施加电场线性变化的特性,将待测物体反射的光脉冲调制成时间的函数,通过所得偏振光两个垂直方向上的光强比值求解待测距离。在研究其测距原理、距离方程及误差分析的基础上,推得文中测距方法所能达到理论测距精度的表达式,并分析调制过程中正弦、锯齿、指数三种调制函数对测距精度的影响,在相同距离范围内,锯齿函数具有更好的适用性,正弦函数与指数函数的组合函数具有更高的测距精度。进一步分析正弦函数不同波段对测距精度的影响可知,采用-/6~/6波段调制时其适用性及测距精度都有很大提高。研究结果对提高偏振调制激光测距精度具有重要意义。     

基于MEMS的距离自适应型非接触静电仪

静电场测量是检测物体是否携带过量静电最直接的手段,对于静电防护具有重要意义。传统的静电仪主要依赖固定距离测量,在被测物难以维持静止或不容易靠近时,距离改变引起灵敏度变化,造成测量误差。该文基于微机电系统电场传感器,提出一种可根据测试距离自适应调整灵敏度的静电测量思路:通过超声波模块测量被测物的距离,然后通过单片机查找对应的灵敏度系数,结合电场测试结果计算被测电压。针对研制的静电仪,该文提出基于实验室标定及现场标定相结合的校准方法,搭建了动态灵敏度标定系统,计算出不同测试距离、不同被测物尺寸的传感器灵敏度系数对应关系。与定距测量的传统静电仪相比,该文通过灵敏度动态标定,实现了更精确的非接触表面静电压测量;采用微机电系统电场敏感元件,具有体积小、功耗低、易集成、可批量化制备等优点,封装后无裸露可动部件,可靠性高。经第三方计量检测,在不同测试距离下的平均误差为–2.98%。     

环境温度影响激光发射二轴转台性能研究

激光发射二轴转台是以转台为主体,承载激光传输及发射功能的设备。转台要求在温度指标范围?40~55 ℃内具有良好的使用性能,为更好地了解环境温度对转台性能的影响,引出了激光发射二轴转台结构,并采用有限单元法对不同环境温度下转台静动态特性进行分析研究,由静力学分析后的转台变形量结果得到环境温度对轴系精度的影响。分析得到,以22 ℃转台性能参数为基准,在温度指标范围内,室温22 ℃时,转台静态特性与轴系精度最优,环境温度偏离22 ℃越远,静态特性与轴系精度越差。当温度每变化10 ℃,转台最大变形量变化约0.529 mm,最大应力值变化约18.418 MPa;方位轴系与俯仰轴系垂直度误差变化约4.715″,方位轴系与底座支撑面垂直度误差变化约4.649″;方位轴系晃动误差变化约0.22″,俯仰轴系晃动误差:(1)温度低于22 ℃,变化约0.33″;(2)温度高于22 ℃,变化约0.569″。转台前6阶模态频率随温度变化具有不同的规律,但频率变化率最大不超过2%。分析结果表明,环境温度对此类转台静态特性与轴系精度影响较大,但对动态特性影响较小,结论与工程经验基本吻合。     

激光诱导Al等离子体温度随激光能量变化特性研究

利用ＹＡＧ激光（波长１．０６ μｍ,脉宽为１０ｎｓ）烧蚀Ａｌ靶产生的三条 ＡｌⅢ等离子体谱线 （４５．９２ｎｍ; ４５１．２５ｎｍ; ４１５．０１ｎｍ）;在局部热力学平衡近似下,利用玻尔兹曼图,测定了等离子体电子温度在不 同激光能量下的变化特性．随着激光能量的增加,电子温度从１４８００Ｋ近似单调的上升到２００００Ｋ;随后反而有所 下降．在电子温度达最高时,连续辐射谱强度并未达最大值．同时还观测到,Ａｌ的原子谱线和离子谱线强度随激光 能量有不同的变化特点．利用玻尔兹曼图的最小二乘方拟合,测得Ａｌ Ⅲ谱线４４７．９９ ｎｍ（４ｆ２Ｆ７／２－５ｇ２Ｇ９／２） 跃迁的几率约为（１０．４±０．８）ｘ１０８ ｓ－１     

快速热处理对磁控溅射VO2薄膜光电特性的影响

采用反应磁控溅射法制备二氧化钒(VO2)薄膜,并对其进行快速热处理(RTP)。主要研究500℃快速热处理10、15、20s工艺条件下VO2薄膜结晶状况和光电性能的变化。在20℃～80℃温区内,应用四探针薄膜电阻测试方法和太赫兹时域频谱技术(THz-TDS)测量了各样品的电学相变特性和光学相变特性。结果表明,经过快速热处理的样品电学相变幅度均达到了2个数量级以上;THz波的透射率在半导体-金属相变前后的最大变化达到了57.9%。同时发现,热处理500℃,10s时VO2的电学和光学相变幅度相对要大,当热处理时间达到15s左右时薄膜的相变幅度变化不再明显。快速热处理时间的长短对热致相变温度点的影响较小,但热致电学相变和光学相变的相变温度点不同:光学相变的温度为60℃左右,电学相变温度则在56℃附近。     

外加电压频率对液晶介电各向异性的影响

液晶材料的介电各向异性通常与频率有关。为进一步研究频率对液晶材料介电常数的影响,首先,使用紫外可见分光光度计(METASH UV-9000S)和表面轮廓仪(Contor GK-T)分别测量液晶盒厚度以及聚酰亚胺(PI)取向层厚度,通过精密热台(LTS 350)控制实验温度20℃,使用精密LCR表(Agilent E4980A)测定4种不同液晶材料在100～2 000Hz的频率内的平行和垂直排列向列相液晶盒电容;然后,利用液晶盒电容模型计算出不同频率下液晶的平行和垂直介电常数,并绘制频率-介电各向异性曲线;最后,分析频率对液晶介各向异性的影响。实验结果表明:温度一定,正性液晶的介电各向异性随频率的升高而减小,然后逐渐趋于平缓,负性液晶的介电各向异性随频率变化基本保持不变。此项研究对进一步分析液晶材料的介电特性具有一定的指导意义。     

适合低功耗便携式血糖仪的SoC芯片与方案实现

本文介绍了适合便携式血糖仪的低功耗SoC芯片结构和性能,完成模拟数据采集和信号处理功能。本文还阐述了SoC芯片在血糖仪中的软硬件设计,并进一步说明了SoC设计在实际应用中的几个重要功能,例如低功耗睡眠模式,低噪声运放与温度传感器等。血糖和酶电极反应时所产生的微弱电流经过放大、滤波、模数变换后经SoC芯片数据处理,在液晶显示器上显示出测试结果。本文所提出的SoC设计整合低噪声运算放大器转换微弱的血糖信号成电压信号,测试范围达1.1-33.3mmol/L,单次采血量仅为3μL,完成一次测试的时间约4秒,片外的EEPROM可以存储256组历史记录,还具有自动温度补偿与校正功能,适合个人、家庭或医院使用。     

两种高温老化方式对功率白光LED光热参数的影响

测试和比较了大功率白光LED在高温耐电(HTCD)和高温存储(HTS)两种老化条件的光热性能变化。结果表明,在HTCD老化下,光通量衰减达到40～60%;而HTS下的衰减只有10～14%。这说明,电流应力对LED的寿命影响比较大。利用热阻瞬态响应法测试和结构函数理论分析两种高温老化条件下LED的热特性,结果表明,在HTCD老化下LED热阻的变化较HTS更为明显,并且热阻变化大多体现在导热Ag胶层。这主要是由于高温条件下电流应力引起Ag颗粒的空间分布不均,使粘结界面产生空隙导致热阻发生不同程度的改变。     

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。