[发明专利]一种基于彩色相机的高温温度场分布测试装置和方法

权利要求书

1.一种基于彩色相机的高温温度场分布测试装置，其特征在于，包括：光学部分(100)、电学部分(200)和软件部分(300)；

其中，所述光学部分(100)包括衰减滤光片组(110)和光学镜头(120)；所述电学部分(200)包括彩色相机(210)、数据线(220)和计算机(230)；所述衰减滤光片组(110)、光学镜头(120)和所述彩色相机(210)依次螺纹连接；所述彩色相机(210)与所述计算机(230)通过所述数据线(220)电连接。

待测高温目标发出的光辐射，经所述衰减滤光片组(110)衰减和滤波，所述彩色相机(210)上的感光芯片CCD或CMOS，按照R、G、B三基色，将相应波段的光信号转换成电信号，经所述数据线(220)传输到所述计算机(230)，经软件部分(300)解析出待测高温目标的温度场分布。

2.根据权利要求1所述的一种基于彩色相机的高温温度场分布测试装置，其特征在于，基于比色法的测温原理，待测目标的温度满足

式中，λ_R、λ_G、λ_B分别为相机芯片R、G、B三基色分色滤色片的中心波长；Δλ_R、Δλ_G、Δλ_B分别指以λ_R、λ_G、λ_B为中心波长的光谱带宽；T_R-G为用R与G表征的目标热力学温度；T_B-G为用B与G表征的目标热力学温度；C₂为普朗克第二辐射常数；A_R、A_G和A_B分别为R、G、B三基色的灰度与信号强度转化系数，为常数；H(λ_R)、H(λ_G)、H(λ_B)分别为R、G、B三基色对应的光谱灰度；ε(λ_R,T)、ε(λ_G,T)、ε(λ_B,T)分别为R、G、B三基色谱段内中心波长的光谱发射率；I(λ_R)、I(λ_G)、I(λ_B)分别为λ_R、λ_G、λ_B为中心波长的强度分布函数；

在可见光范围内，为常数，且设

式中，I_R、I_G、I_B为相机芯片R、G、B三基色像元对应的强度信息；

则所以待测目标表面的辐射温度为

3.根据权利要求1所述的一种基于彩色相机的高温温度场分布测试装置，其特征在于，衰减滤光片组(110)包括可见光波段的带通滤光片和中性衰减片。

4.根据权利要求1所述的一种基于彩色相机的高温温度场分布测试装置，其特征在于，光学镜头(120)具有焦距调节和光圈调节的功能。

5.根据权利要求1所述的一种基于彩色相机的高温温度场分布测试装置，其特征在于，所述彩色相机(210)为硅基CCD或CMOS彩色相机。

6.一种基于彩色相机的高温温度场分布测试方法，其特征在于，应用于权利要求1-5任一项所述的基于彩色相机的高温温度场分布测试装置，

包括如下步骤：

步骤一：采集相机芯片R、G、B三基色像元强度信息I_R、I_G、I_B；

步骤二：判读I_R、I_G、I_B数值，如果I_R、I_G均远大于0，根据公式(6)计算待测高温目标对应点的温度；如果I_R接近或等于0，而I_B、I_G均大于0，则根据公式(7)计算待测高温目标对应点的温度；在式(6)或式(7)中，若I_G等于0，或者I_R、I_G、I_B的数值有二项为0，则目标的温度低于可判断阈值而无法判断温度，均显示最低可判断温度；

步骤三：根据步骤二各个像元间的温度信息，构建待测高温目标的温度场，给出场分布信息。