[发明专利]一种红外辐射特征瞬态温度场精确测量方法

说明书

本发明公开了一种红外辐射特征瞬态温度场精确测量方法，包括如下步骤：S1：完成测温幂系数n(i,j)的标定；S2：测定发射率ε；S3：计算目标的温度值。本发明建立“灰度值－温度”映射关系，采用不同材料挡板温度测量法，快速建立映射关系表，有效地提高了红外热成像测温公式中幂系数n(i,j)的精度，从而提高了红外热成像测温的精度；每个热像仪像元对应一个幂系数n(i,j)，而非整个面阵探测器只有一个系数，这样可以有效降低热像仪像元间非均匀性的影响。

技术领域

本发明涉及红外非接触测温技术领域，具体来说，涉及一种红外辐射特征瞬态温度场精确测量方法。

背景技术

目前，热成像及测温技术发展迅速，各类制冷或非制冷热像仪都具有中心点测温和采集红外热图像功能。红外热成像特点有非接触、直观、高效、实时，可捕获目标“整体温度分布”，便于记录数据和分析。尽管通用热像仪能够测量温度，精度可达±2℃或±1％，但是只有探测器感光阵列的中间4x4像素点是经过严格校准的。有些应用场合：比如材料力学的加载实验研究，电力部门设备温度检测等领域需要明确知道温度场(整幅温度图像)每一点的温度值，并不仅仅是“温度分布”形态，如何将得到的整幅热图像每一个灰度值实时转换成具体的温度值，是有关领域急需的一项技术。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种红外辐射特征瞬态温度场精确测量方法，能够克服现有技术的上述不足。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种红外辐射特征瞬态温度场精确测量方法，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：