紅外測(cè)溫中輻亮度的非線性校正.pdf

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

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

3、航空紅外測(cè)溫儀和LCH1-1型機(jī)載紅外輻射計(jì)，其測(cè)溫范圍為-2-35℃和-5-35℃，測(cè)量精度為0．5℃。紅外測(cè)溫的基本原理為PLANK黑體輻射定律，通過(guò)對(duì)黑體輻射理論分析可知，以檢測(cè)紅外輻射能量為主的紅外溫度測(cè)量，必須解決高精度測(cè)量被測(cè)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(cè)量值偏低的問(wèn)題，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性差。測(cè)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(cè)量結(jié)果的不確定性增大，為實(shí)際使用帶來(lái)諸多不

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