一種無補償裝置的非制冷紅外測溫儀的測溫方法制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及一種無補償裝置的非制冷紅外測溫儀的測溫方法，首先采樣探測器焦平面的溫度數據T

【技術實現步驟摘要】
一種無補償裝置的非制冷紅外測溫儀的測溫方法
本專利技術屬于無測溫補償裝置的非制冷紅外測溫方法，涉及一種無補償裝置的非制冷紅外測溫儀的測溫方法。
技術介紹
非制冷紅外測溫儀是一種高精度的非接觸式測溫儀器，它的工作原理是首先物體紅外熱輻射通過測溫儀的光電轉換將光信號變成電信號，接著經過低壓差分采集工控機處理得到物體表面對應的溫度值。因為紅外測溫儀的核心器件會隨著的工作溫度(即FPA的溫度)、工作環境溫度發生變化，而紅外測溫儀的紅外光學系統也會隨著工作環境溫度的變化透射率發生變化，近而影響測溫精度。目前非制冷紅外測溫儀均采用溫度補償裝置，一般該裝置由溫度傳感器、電機、補償檔片以及溫度-灰度映射表組成。補償檔片模擬黑體源，即當工作環境和器件的工作溫度等發生變化后，電機驅動檔片采集當前溫度和灰度，對比當前灰度和映射表中的灰度值，求出偏差值進行溫度補償。首先，該測溫方法具有溫度補償裝置，需要溫度補償的時間段內無法測溫，實時性較差；其次，溫度補償裝置的電機功率較高，當紅外測溫儀頻繁溫度補償過程中會產生大量的熱量，儀器測溫精度受到影響；第三，測溫方法里僅考慮到工作環境溫度，沒有考慮到器件的溫度因素，因此測溫精度不高。
技術實現思路
要解決的技術問題為了避免現有技術的不足之處，本專利技術提出一種無補償裝置的非制冷紅外測溫儀的測溫方法，保證儀器工作的實時性和精度要求。技術方案一種無補償裝置的非制冷紅外測溫儀的測溫方法，其特征在于步驟如下：步驟1：將非制冷紅外測溫儀上電，設定高低溫箱的環境溫度TENV；步驟2：當探測器焦平面溫度處于穩定狀態時采集該時刻的探測器焦平面溫度數據TFPA、黑體的輻射溫度TBLACK、紅外熱像儀的平均灰度數據GT，得到一組四維數據(TENV，TBLACK，TFPA，GT)；步驟3：等梯度改變設定的環境溫度TENV，使探測器焦平面溫度等梯度改變ΔT度，等待焦平面溫度穩定后重復步驟2，得到多個等梯度改變后的若干組四維數據(TENV，TBLACK，TFPA，GT)；所述改變是：當設定的環境溫度TENV為高溫時，改變為降低溫度；當設定的環境溫度TENV為低溫時，改變為升高溫度；步驟4：將若干組數據擬合得到觀察曲面規律，采用二次線性擬合建立測溫數學模型，得到待測物體溫度Tbody＝f(TENV,TFPA,GT)曲面計算公式；步驟5：將四維數據的曲面擬合公式輸入至紅外熱像儀，計算每個像素點的紅外測溫數據。紅外熱像儀的灰度采集方式為低壓差分信號傳輸至工控機。所述紅外熱像儀的平均灰度數據GT位深為14bit。所述紅外熱像儀的黑體輻射溫度TBLACK的范圍為-10℃到120℃。所述探測器焦平面數據TFPA的溫度范圍為10℃到60℃。所述探測器焦平面溫度變化量ΔT為0.5℃。有益效果本專利技術提出的一種無補償裝置的非制冷紅外測溫儀的測溫方法，首先采樣探測器焦平面的溫度數據TFPA、環境溫度數據TENV和探測器在不同輻射溫度下的灰度值數據GT，其次通過大數據分析建立有效的數學模型，最后經過計算與修正得到被測物體的表面溫度的數學公式，即TOBJ＝f(TFPA,TENV,GT)。本專利技術不僅解決了當前紅外測溫儀實際使用中需要測溫補償裝置的實際問題，而且提高了測溫的實時性和準確度。與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：本專利技術解決了紅外測溫儀測溫的實時性問題，即去除溫度補償裝置，紅外測溫完全依賴于大數據分析的結果。本專利技術綜合考慮到了影響對探測器測溫影響比較大的工作環境溫度、焦平面溫度因素，利用數據分析，最終得到擬合公式Tbody＝f(TENV,TFPA,GT)，可以有效提高測溫的準確性并且不受測溫范圍影響。附圖說明圖1為本專利技術的工作原理圖圖2為本專利技術的曲面擬合結果圖具體實施方式現結合實施例、附圖對本專利技術作進一步描述：參見圖1的工作原理圖：標號1為低溫黑體源，標號2為紅外測溫儀，標號3為紅外測溫光學系統，標號4為具有透射紅外光窗的高低溫試驗箱，標號5為低壓差分信號采集工控機。1)按圖1所示布置測試裝置。設定高低溫試驗箱的溫度值，保證紅外測溫儀上電工作穩定后探測器焦平面的值為10℃；2)將低溫黑體源由-10℃，每次間隔5℃升溫至120℃。記下每個黑體源溫度值所對應的灰度數據；3)升高高低溫試驗箱的溫度，保證探測器焦平面的溫度升高1℃度，等待系統穩定后，重復步驟2)直至高低溫箱的溫度達到60℃。表1為截取的環境溫度TENV(即試驗箱內溫度)、焦平面溫度TFPA、黑體溫度TBLACK以及紅外測溫儀的灰度數據GT的對應部分數據。表1環境溫度、焦平面溫度、黑體溫度、灰度對應關系數據表(部分)TENV46.346.646.846.947.347.447.626.226.2TFPA49.149.249.449.749.950.150.227.727.9TBLACK202020202020203030GT4574454444844435440643364290935593384)利用大數據擬合得到二次線性方程為：f(x,y,z)＝p00+p10*x+p01*y+p20*x^2+p11*x*y+p02*y^2+p03*z；其中，f(x,y,z)為測得到物體溫度；x為輸入的當前焦平面溫度；y為輸入的當前灰度值；z為輸入的當前的環境溫度值系數p00＝-893.8，系數p10＝18.58，系數p01＝0.09712，系數p20＝-0.06771，系數p11＝-0.001059，系數p02＝-1.986e-06，系數p03＝-1.251e-07。其中圖2為利用數據擬合得到的在20℃的環境溫度下，曲面模型圖。曲面擬合的相關系數R-square為0.9951，標準方差和SSE為6061。表2黑體溫度與實測溫度數據表(部分)黑體溫度(℃)實測溫度(℃)絕對溫差(℃)1011.71.71516.51.52020.50.82525.60.63029.803534.30.74039.50.44544.10.95049.50.55554.20.86059.20.86564.40.67069.60.47575.008079.40.68584.60.49089.01.09593.81.210098.81.2本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種無補償裝置的非制冷紅外測溫儀的測溫方法，其特征在于步驟如下：步驟1：將非制冷紅外測溫儀上電，設定高低溫箱的環境溫度T

【技術特征摘要】
1.一種無補償裝置的非制冷紅外測溫儀的測溫方法，其特征在于步驟如下：步驟1：將非制冷紅外測溫儀上電，設定高低溫箱的環境溫度TENV；步驟2：當探測器焦平面溫度處于穩定狀態時采集該時刻的探測器焦平面溫度數據TFPA、黑體的輻射溫度TBLACK、紅外熱像儀的平均灰度數據GT，得到一組四維數據(TENV，TBLACK，TFPA，GT)；步驟3：等梯度改變設定的環境溫度TENV，使探測器焦平面溫度等梯度改變ΔT度，等待焦平面溫度穩定后重復步驟2，得到多個等梯度改變后的若干組四維數據(TENV，TBLACK，TFPA，GT)；所述改變是：當設定的環境溫度TENV為高溫時，改變為降低溫度；當設定的環境溫度TENV為低溫時，改變為升高溫度；步驟4：將若干組數據擬合得到觀察曲面規律，采用二次線性擬合建立測溫數學模型，得到待測物體溫度Tbody＝f(TENV...

【專利技術屬性】
技術研發人員：梁錫寧，毛義偉，
申請(專利權)人：中國航空工業集團公司洛陽電光設備研究所，
類型：發明
國別省市：河南,41