[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

说明书

本发明公开了一种基于彩色相机的高温温度场分布测试装置和方法，包括光学部分、电学部分和软件部分；光学部分包括衰减滤光片组和光学镜头；电学部分包括彩色相机、数据线和计算机；衰减滤光片组、光学镜头和彩色相机依次螺纹连接；彩色相机与计算机电连；待测高温目标发出光辐射，经衰减滤光片组衰减和滤波，彩色相机上的感光芯片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，传输到计算机，经软件部分解析出待测高温目标的温度场分布。本发明的测试结果，受待测目标状态、表面粗糙程度、表面化学特性等因素影响小，能够实现高温温度场分布的高准确度测试，实时精确反应待测目标的温度场特性。

技术领域

本发明属于温度测试技术领域，更具体的说是涉及一种基于彩色相机的高温温度场分布测试装置和方法。

背景技术

在金属冶炼、陶瓷烧制等领域，高效精准地测量和监测生产过程中产品表面的温度，是保证产品质量的重要环节之一；在发动机领域，特别是航空发动机领域，为了保证发动机本身性能的稳定性和提高其使用寿命，需要对高速运转的轮叶温度进行精准的测试；在科学研究领域，航天飞机进入大气层的温度特性，超高速目标风洞研究过程中的温度特性、新工艺、新材料的研发等过程中的温度测试与控制，这些都离不开对高温的温度场分布，实时精确反应待测目标的温度场特性。

目前市场上的温度场测试设备主要有两类，基于辐射测温的热像仪和示温漆(温敏漆)。热像仪有两种，一种是工作在远红外(8μm-14μm)波段，一种是工作在可见光红光及近红外波(0.6μm-1.1μm)，这两种波段的热像仪均是采用单波段，认为材料的发射率是常量，不随温度和状态的变化而改变，而且在测试时，需要手工输入近似值，这对于具有明确发射率的材料，以及温度测试精度要求不太高的条件下，对测试结果的影响不大，但是对于高温情况，特别是固液状态转变、表面粗糙度变化以及有无氧化层等情况，材料发射率对测试结果的影响不可忽略。

示温漆是一种涂敷在待测物体表面，且其颜色随温度的变化而改变，通过对颜色的变化来判读物体表面温度及其分布的功能涂料。这种测温方式属于非侵入式，不需要测试引线，不会对试验件造成破坏，不会对目标温度场产生干扰，可用于恶劣环境下测量，不破坏被测件的结构和工作状态，不影响被测试件的启动和传热特性，对较高速度旋转结构和复杂构件的壁面温度以及显示大面积分布有独到之处，使用方便，成本低。其缺点是测温范围窄，所测温度低，温度分辨精度低，用完即废，属于易耗品。

因此，如何提供一种基于彩色相机的高温温度场分布测试装置和方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于彩色相机的高温温度场分布测试装置和方法，测试结果受待测目标状态、表面粗糙程度、表面化学特性等因素影响小，能够实现高温温度场分布的高准确度测试，实时精确反应待测目标的温度场特性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于彩色相机的高温温度场分布测试装置，包括：光学部分、电学部分和软件部分；

其中，所述光学部分包括衰减滤光片组和光学镜头；所述电学部分包括彩色相机、数据线和计算机；所述衰减滤光片组、光学镜头和所述彩色相机依次螺纹连接；所述彩色相机与所述计算机通过所述数据线电连接。

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，经所述数据线传输到所述计算机，经软件部分解析出待测高温目标的温度场分布。

优选的，基于比色法的测温原理，待测目标的温度满足