紅外測溫中輻亮度的非線性校正.pdf

1、紅外溫度測量技術(shù)以其非接觸、快速、測量范圍寬、測量準確度高等特點，已經(jīng)得到越來越廣泛應用。其應用領(lǐng)域從冶金工業(yè)中在線檢測、機加工業(yè)中的產(chǎn)品熱處理、電力系統(tǒng)電網(wǎng)安全運行狀態(tài)監(jiān)測、電力機車軸溫測量到海關(guān)及醫(yī)療行業(yè)的疫情監(jiān)測。近幾年隨著新器件新技術(shù)的應用，紅外測溫技術(shù)得到進一步發(fā)展，測量精度進一步提高，測量范圍和應用領(lǐng)域也不斷擴大。根據(jù)紅外測溫儀測溫范圍可分為兩類：中低溫輻射溫度計和高溫輻射溫度計。高溫輻射溫度計用于測量溫度高于900℃的被測

2、物。中低溫測溫儀主要針對測量溫度在低于200℃以下的被測物溫度測量。前者由于目標輻射的能量較大，儀器溫度分辨率高，其測量原理多采用多波長輻射測溫理論，并通過數(shù)據(jù)處理，最大限度地消除被測目標輻射率、周圍環(huán)境和測溫距離對測溫精度的影響。目前我國研制的三十五波長高溫計，其測溫范圍為700——5000k；測溫精度優(yōu)于0．5%；靈敏度優(yōu)于0．1k°。對于中低溫紅外測溫領(lǐng)域，如西安北方光電公司、中國科學院上海技術(shù)物理研制的紅外測溫儀器HWL1-1型

3、航空紅外測溫儀和LCH1-1型機載紅外輻射計，其測溫范圍為-2-35℃和-5-35℃，測量精度為0．5℃。紅外測溫的基本原理為PLANK黑體輻射定律，通過對黑體輻射理論分析可知，以檢測紅外輻射能量為主的紅外溫度測量，必須解決高精度測量被測物在某一譜段內(nèi)的光譜輻射能量。受背景干擾的影響，經(jīng)常出現(xiàn)的測量值偏低的問題，導致測量結(jié)果的重復性差。測量結(jié)果受工作環(huán)境、操作方式、操作人員等眾多因素的影響，使測量結(jié)果的不確定性增大，為實際使用帶來諸多不

4、便。 本研究借助大氣傳輸?shù)南嚓P(guān)理論，對紅外測溫系統(tǒng)中光譜輻照度的測量進行了探討，并由此引入紅外測溫中的非線形校正問題。分析了目標靶的輻射角對溫度測量的影響，以M340（MIKRON公司）黑體為溫度基準，標定用于模型驗證的可控溫度灰體，灰體輻射率為0．95。借助點溫儀測量了灰體在不同輻射角下的輻亮度值，實驗結(jié)果表明導致紅外測溫系統(tǒng)非線性的原因之一主要來自于背景輻射，而非一般認為的是大氣穿透率的影響。借助該模型進一步探討了距離，背景