[发明专利]非制冷测温热像仪辐射标定与温度测量方法

说明书

本发明属于红外成像测温应用技术领域，具体是涉及一种非制冷测温热像仪辐射标定与温度测量方法，所述测量方法的实施过程分为两个阶段：第一阶段为辐射温度标定阶段，第二阶段为温度测量阶段；与现有技术相比较，本发明相较于传统的非制冷测温热像仪辐射温度测量方法增加了从开机至焦平面温度稳定过程中的数据标定方法，以及从开机至焦平面温度稳定过程中的温度测量方法。传统的非制冷热像仪温度测量方法在开机后需长时间等待焦平面温度稳定才可进行测温，本发明可以在非制冷测温热像仪开机后无需等待焦平面温度稳定，从而立即进入测温工作状态。

技术领域

本发明属于红外成像测温应用技术领域，具体是涉及一种非制冷测温热像仪辐射标定与温度测量方法，该方法可显著提高辐射测量的精度，减小由于开机过程中镜头温度和焦平面温度的温差变化导致的测温误差，从而使非制冷测温热像仪具备了开机快速测温能力。

背景技术

随着非制冷型红外探测器近年来逐渐向低成本、小型化的趋势发展，红外辐射测温技术已被广泛应用于人体温度测量、电力检测等领域。红外辐射测温技术相比传统的测温手段具有非接触、测温速度快的技术优势。但是，由于传统的红外辐射测温算法与辐射标定技术的局限性，使得非制冷测温热像仪启动后通常需要长时间的等待才可以准确地进行辐射温度测量，这是由于启动后镜头温度上升较慢而焦平面温度上升较快所引起的镜头与焦平面的温差变化而引入的误差。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提出一种具有开机快速测温能力的红外辐射温度测量方法，以改善传统的非制冷测温热像仪测温算法在从开机至焦平面温度稳定的过程中，由于镜头温度与焦平面温度温差变化引起的误差，以及节省需要长时间待机以达到焦平面温度稳定过程中无法测温的时间。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种非制冷测温热像仪辐射标定与温度测量方法，所述测量方法的实施过程分为两个阶段：

第一阶段为辐射温度标定阶段，第二阶段为温度测量阶段；

其中，辐射温度标定结果作为测温运算阶段的输入，需要提前进行标定；而在进行辐射温度标定之前，先在非制冷红外热像仪镜头上安装温度传感器，通过数据线缆与计算机相连可实时获取到镜头温度与非制冷探测器焦平面温度，为标定过程提供硬件设备保障。

其中，所述辐射温度标定阶段包括如下步骤：

步骤11：将黑体和红外成像器放置在温箱中，根据非制冷测温热像仪使用的环境温度条件，在其工作温度范围内，每间隔ΔT_env设置一个标定温度点；

步骤12：在每一标定温度点T_env处，对非制冷测温热像仪保温到位；保温结束后，将黑体温度调整至测温范围内的某一点，记录此时的黑体温度Tb'，从非制冷测温热像仪通电开始进行计时，每间隔时间约Δt，记录该时刻的镜头温度与焦平面温度，单位为℃，并采集该时刻的红外图像，记录红外图像中黑体目标的灰度均值，直至镜头温度与焦平面温度达到稳定为止，记录下从开机至到达稳定状态的时间t_balance；

步骤13：在焦平面温度达到稳定后，根据所需的测温范围以每ΔT_black的间隔调整黑体温度，记录每一黑体温度处的红外图像，以获取不同目标温度T_black下的红外图像中黑体目标的灰度均值GI(T_black)，至此，每个标定点都可以得到一条灰度均值GI(T_black)—黑体温度T_black的对应关系；

步骤14：温箱升温5℃，重复步骤12和步骤13，直至完成所有的标定温度点的图像采集。

其中，所述温度测量阶段包括如下步骤：

步骤21：焦平面温度稳定状态下的温度测量；包括：