[发明专利]多光谱辐射测温装置及使用方法

说明书

本发明公开了一种多光谱辐射测温装置及使用方法，其中，装置包括：多光谱辐射采集模块和多光谱温度场重建模块，多光谱辐射采集模块包括控制单元、分光单元、红外热像仪，控制单元包括电机和频率计，用于根据频率计的示数控制电机转速，与红外热像仪拍摄速率同步；分光单元包括滤光片和调制盘，用于当电机带动调制盘转动时，使被测目标与调制盘相对运动，以切割被测目标的图像，再根据预设探测波段选取对应波长的滤光片，透射出被测目标在不同波长下的光束；红外热像仪用于将透射后的光束转化为数字图像序列；另一模块用于处理并分析数字图像序列得到被测目标的真温场。该装置针对激光加热测温的实际需求，解决现有测温装置无法测量真温场的问题。

技术领域

本发明涉及辐射测温装置技术领域，特别涉及一种多光谱辐射测温装置及使用方法。

背景技术

在自然界中，所有高于绝对零度的物体均在向外发射辐射能量，其中波长在0.76μm-1000μm之间称为红外光波。红外光波具有很高的温度效应，温度越高则辐射能量越强，这是红外热成像测温技术的基础理论。

红外热像仪是能够实现热像测温的精密仪器，作为红外测温技术的核心设备，已经广泛应用于工业、军事、航天和民用等领域。2010年，华东理工大学，段冀渊等人针对现有的家用电器升温检测问题，研制了一套运用红外热像仪的非接触式测温装置，实验结果表明，红外测温方法比传统的热电偶测温方法效率高、自动化程度高、数据实时性好；2011年，天津大学，安俊超等人使用红外热成像仪记录焊接过程，借助其配套的后处理软件，可以方便的测出焊缝和热响应区任意伟指出的焊接热循环曲线；2015年，华北理工大学，马翠红等人为了提高钢水的测温精度，搭建了一套红外热像测温装置，通过小波去噪方法获得信噪比较高的红外灰度图像，使其真实的再现溶池表面温度场情况；2016年，中北大学，田培培等人搭建了一套用于测量温压弹爆炸温度场的红外测温装置，测量所得爆炸火球的最高温度为2881℃，精度约为+8.7％；2019年，中北大学，王凌宇等人运用红外热像仪进行了弹药热毁伤的数据测量，并进行了误差来源理论分析，提升了热图像辨识度，改善了火球毁伤范围定位的准确度。目前人们使用的基于红外热像仪的辐射测温装置，测量所得结果均是被测目标的亮温而不是真实温度，如果要获取被测物体的真实温度，则必须知道被测物体的发射率，然而大多数被测物体的发射率参数均未知，故无法根据发射率求得被测目标的真温。

因此，目前亟待一种针对激光加热的真温场信息测量的装置。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种多光谱辐射测温装置。

本发明的另一个目的在于提出一种多光谱辐射测温装置的使用方法。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了多光谱辐射测温装置，包括：多光谱辐射采集模块和多光谱温度场重建模块，其中，所述多光谱辐射采集模块包括控制单元、分光单元、红外热像仪，所述控制单元包括电机和频率计，用于根据所述频率计的示数控制所述电机的转速，与所述红外热像仪的拍摄速率同步；所述分光单元包括滤光片和调制盘，用于当所述电机带动所述调制盘转动时，使被测目标与所述调制盘相对运动，以切割所述被测目标的图像，再根据预设探测波段选取对应波长的滤光片，经由所述滤光片透射出所述被测目标在不同波长下的光束；所述红外热像仪用于将被测目标不同波长下被测目标的光束转化为数字图像序列；所述多光谱温度场重建模块包括工控机，用于处理并分析所述数字图像序列得到所述被测目标的真温场。

本发明实施例的多光谱辐射测温装置，解决了单目标多光谱成像技术，实现真温场的测量；装置内部光路较为简单，易于实现，可以获得4个波长的温度场；软件系统兼容性强、功能完整，可以实时显示出被测目标的真温场，同时也可以记录下完整的升温曲线。

另外，根据本发明上述实施例的多光谱辐射测温装置还可以具有以下附加的技术特征：