[发明专利]一种提高红外测温精度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及红外测温领域，特别是克服大气衰减的精确测量。

背景技术

温度是表征物质状态的主要参数之一。目前，红外测温因其具有不接触、不停运、不取样、不解体的“四不”优点，在许多工业领域得到应用，并逐步代替传统的接触式测温。由于红外测温仪与被测目标非接触，故在测量时测温结果受到中间介质的影响比较大，当距离超过一定范围时，由于大气衰减，使得被测物发射的红外能量与红外测温仪中传感器接收的能量不一致，从而导致测量值不准确，引起测量精度降低，达不到测量要求。因此，如何提高红外测温精度成为红外技术领域研究热点。

目前提高红外测温精度的方法主要是针对不同被测物搭建特定的测温系统和传感器后级补偿电路来实现，这种补偿包括仪器内部的温度漂移和增益补偿、镜头视场外的辐射补偿以及不同季节下的操作温度补偿，但此方法存在系统设计周期长、应用范围小、可调节性差，只有在标称环境下使用才能达到较高精度的缺点。不同的测温系统在实现温度补偿时，其参数决定于系统本身特性，导致补偿公式中的变量不仅包括测量环境（温度、物体发射率等），还有系统本身的参数，补偿公式往往复杂难懂，其参数不仅含有环境参数，还有测温仪内部电路结构参数，其变量较多，因此适用条件苛刻，不利于工程应用。另外也有针对某一个单独的影响因素进行改进的方法，如采用双波长测温，可以从原理上消除发射率对测温精度造成的影响，但在使用时，由于各影响因素的综合作用，仅消除一种影响因素对提高测量精度效果不佳。

发明内容

本发明创造的目的是不改变既有红外线测温仪结构，提供一种精确测量物体表面温度的方法。

为实现本发明创造目的而采用的技术方案是这样的，一种提高红外测温精度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）使用接触式温度计测得试验物体表面温度T₂，以及试验物体周边的环境温度T₀；

2）使用红外测温仪测得所述试验物体的表面温度为T₁，所述红外测温仪与试验物体之间的距离为R；

3）根据计算出为消光系数β。式中：ε₁为所述红外测温仪参考发射率，是所使用的红外测温仪的一个参数；ε₂为所述试验物体的实际发射率，跟试验物体的表面材料有关，可以查表获得；

4）使用所述红外测温仪测得被测物体的温度T₄，所述红外测温仪与被测物体之间的距离为R₁，使用接触式温度计测得被测物体周边的环境温度T₃，将步骤3）所求得的β代入其中，T₅为所述被测物体表面的实际温度，ε₃为所述被测物体的实际发射率，跟被测物体的表面材料有关，可以查表获得。实际应用中，试验物体应该是不带高压、辐射源，是可以靠近的。被测物体往往是因带高压或辐射源等，而不能靠近的。

值得说明的是，本发明方法的建立依赖于以下几步：

（一）确定影响红外测温精度的主要因素，推导数学模型；其具体包括：

红外辐射衰减的原因主要是大气对红外能量的吸收作用和散射作用。红外辐射频率接近大气分子振动固有频率时，引起气体分子振动，这种振动会吸收红外辐射能量，引起其：传播方向衰减。设q(v,x)为大气中某一位置x处的辐射通量，β_吸收为单位质量的消光系数，大气介质均匀时，有：

红外辐射在大气中传播时，其与大气分子发生散射作用，改变了辐射方向，造成测量误差。对于散射作用电磁波强度W的衰减和传输距离关系可用下式表示：

在距离不大于约100米范围内，可认为空气成分（即空气的主要成分、相对湿度）稳定，β_吸收、β_散射均为常量。在任一空间内放置试验物体，该物体的表面材料已知。

按上述方法确定T₀、T₁、R和T₂，可以求得透过大气的辐射能量随距离增大成指数衰减推导出T₁与T₂的关系为：