[发明专利]一种红外辐射特征瞬态温度场精确测量方法

权利要求书

1.一种红外辐射特征瞬态温度场精确测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：完成测温幂系数n(i,j)的标定，其中，(i,j)表示像素坐标，i＝0-639,j＝0-511，具体包括如下步骤：

S1.1：完成灰度值与黑体温度的映射关系表；

S1.2：制备实验材料，并将制备的实验材料紧密固定在可控温的电热陶瓷板上面；

S1.3：对实验材料进行加热，当温度加热到T₀₁时，用红外探测器测出一组G₁(i,j)的灰度值数据，通过查映射表得到T₀₁'(i,j)，当近距离测试时，可得黑体表面的温度公式为：

T_u为环境温度，同理可以由T₀₂'(i,j)-T₀₄'(i,j)得：T₀₂(i,j)-T₀₄(i,j)，由T₀₁(i,j)和T₀₂(i,j)，可得：

由T₀₃(i,j)和T₀₄(i,j)，可得：

由公式(2)和公式(3)可以推导出：

只有n(i,j)是未知数，用逐步逼近法计算出此类材料像元(i,j)处的测温幂系数n(i,j)矩阵；

S1.4：热像仪测得目标灰度值，通过标定了n(i,j)的灰度-温度关系映射表，得到测得温度T_r，再由

T₀＝{(1/ε)[T_r^n(i,j)-(1-ε)T_u^n(i,j)]}^(1/n(i,j)) (5)

可得到真实温度T₀；

S2：测定发射率ε，具体包括如下步骤：

S2.1：取步骤S1.2中加工好某一个材料薄片，粘贴于可控温的电热陶瓷板上；

S2.2：调整电热陶瓷板为某一温度，30℃＝T₀,稳定后，用已经标定好的热像仪或中心点测温热像仪测量薄片温度T_r；

S2.3：根据下面公式

ε＝[(T_r/T₀)^n(i,j)-(T_u/T₀)^n(i,j)]/[1-(T_u/T₀)^n(i,j)] (6)

可以计算出薄片材料的发射率ε；

S3：计算目标的温度值，具体包括如下步骤：

S3.1：按照步长1℃改变黑体的温度，温度稳定后多次采集红外图像的灰度值，得到温度为T时的黑体平均灰度值X，采集多个样本点进行多项式拟合，得到“温度-灰度”的拟合曲线：

G(T)＝a₀+a₁X+a₂X²+a₃X³+a₄X⁴ (7)

式中G(T)为温度，X为灰度值，a₀，a₁，a₂，a₃，a₄为多项式系数，

同时得到“灰度-温度”的拟合曲线：

C(T)＝b₀+b₁g+b₂g²+b₃g³+b₄g⁴ (8)

式中C(T)为灰度值，g为温度值，b₀，b₁，b₂，b₃，b₄为多项式系数；

S3.2：对灰度进行修正，得到修正后的图像灰度值；

S3.3：由修正后的图像灰度值，得到目标点的温度。