一種紅外溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)量誤差修正方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種紅外溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)量誤差修正方法，使用紅外測(cè)溫儀對(duì)被測(cè)目標(biāo)溫度進(jìn)行測(cè)量時(shí)，被測(cè)目標(biāo)的面積是固定的，當(dāng)紅外測(cè)溫儀探頭與被測(cè)目標(biāo)之間的距離超過(guò)紅外測(cè)溫儀距離系數(shù)比有效測(cè)溫距離時(shí)，測(cè)溫儀所采集到的溫度為被測(cè)目標(biāo)和溢出被測(cè)目標(biāo)范圍的背景溫度的混合溫度，測(cè)量精度將大大降低，本發(fā)明可根據(jù)紅外測(cè)溫儀所測(cè)得溫度值和環(huán)境溫度以及大氣透射率，被測(cè)目標(biāo)的面積等參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得到超出有效距離時(shí)的不同距離處對(duì)應(yīng)的紅外測(cè)溫誤差修正值。解決現(xiàn)有紅外測(cè)溫誤差修正方法誤差較大，不具備普遍性，方法復(fù)雜的問(wèn)題。本發(fā)明方法使用方便，無(wú)需模擬實(shí)驗(yàn)，具備一定的普遍性和應(yīng)用性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種紅外溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)量誤差修正方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種紅外溫度測(cè)量技術(shù)，特別涉及一種紅外溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)量誤差修 正方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著紅外測(cè)溫技術(shù)的發(fā)展，紅外測(cè)溫儀大量的應(yīng)用在電力，石油，化工等工業(yè)領(lǐng) 域。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)紅外測(cè)溫的精確度，直接影響著紅外診斷的結(jié)果。在實(shí)際應(yīng)用中，有一系列主 客觀因素影響紅外檢測(cè)的準(zhǔn)確性。由于安全要求或測(cè)量條件的限制，往往會(huì)根據(jù)實(shí)際需要 調(diào)節(jié)紅外測(cè)溫儀到目標(biāo)的距離，但是紅外測(cè)溫儀的距離系數(shù)比是固定的，在超過(guò)一定距離 時(shí)，由于測(cè)溫的視場(chǎng)增大，探測(cè)器接受到的輻射能量同時(shí)包括目標(biāo)和背景的輻射能量，測(cè)溫 精度將大大衰減。
[0003] 現(xiàn)有的紅外監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)溫誤差修正方法主要包括修正系數(shù)法和定標(biāo)曲線修正法。 修正系數(shù)法是通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)在不同距離上測(cè)量同一熱源溫度隨距離的變化，得到一組溫度 隨檢測(cè)距離變化的修正系數(shù)數(shù)據(jù)。這種方法雖然使用起來(lái)比較方便，但是修正系數(shù)都是在 特定的條件下獲得的，當(dāng)用于不同的環(huán)境時(shí)，將引起較大的誤差。定標(biāo)曲線修正法的原理和 優(yōu)缺點(diǎn)與修正系數(shù)法相同。
[0004] 文獻(xiàn)：陳衡，尹增謙.設(shè)備故障紅外診斷中溫度測(cè)量的距離修正方法[J].激光與 紅外，1998, 28 (4) :220-223.提出了 一種紅外診斷中溫度測(cè)量的距離修正方法，但給出的 修正公式有一定的局限性，由于電力設(shè)備故障溫度一般不超過(guò)300°C，該文獻(xiàn)中提出的衰減 系數(shù)無(wú)法通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得，因此在所測(cè)溫度較低的情況下，這種修正方法存在明顯的不足。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明是針對(duì)現(xiàn)在的紅外測(cè)溫方法用于不同的環(huán)境時(shí)，將引起較大的誤差的問(wèn) 題，提出了一種紅外溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)量誤差修正方法，解決現(xiàn)有紅外測(cè)溫誤差修正方法誤 差較大，不具備普遍性，方法復(fù)雜的問(wèn)題。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種紅外溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)量誤差修正方法，具體包括如下 步驟：
[0007] 1)將紅外測(cè)溫儀與被測(cè)目標(biāo)的測(cè)溫區(qū)域進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，對(duì)紅外測(cè)溫儀的測(cè)溫光路進(jìn)行 校準(zhǔn)調(diào)節(jié)，使測(cè)溫區(qū)域的圓心和紅外測(cè)溫儀的入瞳孔中心位于同一水平高度：

【權(quán)利要求】
1. 一種紅外溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)量誤差修正方法，其特征在于，具體包括如下步驟： 1) 將紅外測(cè)溫儀與被測(cè)目標(biāo)的測(cè)溫區(qū)域進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，對(duì)紅外測(cè)溫儀的測(cè)溫光路進(jìn)行校 準(zhǔn)調(diào)節(jié)，使測(cè)溫區(qū)域的圓心和紅外測(cè)溫儀的入瞳孔中心位于同一水平高度
是紅外測(cè)溫 儀的距離系數(shù)比，距離系數(shù)比為測(cè)溫儀探頭到被測(cè)目標(biāo)之間的距離D與紅外測(cè)溫儀此時(shí)的 視場(chǎng)直徑S的比值，是固定的參數(shù)，定義被測(cè)目標(biāo)區(qū)域面積為\，被測(cè)目標(biāo)區(qū)域的發(fā)射率為 ε 溫度設(shè)為T(mén)Q ; 2) 逐漸增大紅外測(cè)溫儀與被測(cè)目標(biāo)之間的距離d，使紅外測(cè)溫儀的視場(chǎng)超出被測(cè)目標(biāo) 區(qū)域，此時(shí)測(cè)溫儀視場(chǎng)的面積為A，測(cè)溫儀所采集到的溫度為被測(cè)目標(biāo)區(qū)域心和溢出被測(cè)目 標(biāo)范圍A-^的混合溫度，溢出被測(cè)目標(biāo)范圍區(qū)域的發(fā)射率為ε 1λ，溫度為?\ ; 3) 紅外測(cè)溫儀通過(guò)紅外探測(cè)器將采集到的視場(chǎng)增大后總的紅外輻射信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓 信號(hào)，紅外測(cè)溫儀將獲得的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為溫度值進(jìn)行顯示； 4) 可對(duì)紅外測(cè)溫儀所測(cè)溫度Tr進(jìn)行誤差修正，修正后被測(cè)物體表面溫度為：

k為紅外測(cè)溫儀視場(chǎng)面積與被測(cè)目標(biāo)面積的比值； 5) 假定背景溫度即A-^區(qū)域的溫度和大氣溫度、環(huán)境溫度相等，S卩
，對(duì)紅 外測(cè)溫儀所測(cè)溫度?；進(jìn)行誤差修正，當(dāng)近距離測(cè)溫時(shí)可忽略大氣透過(guò)率的影響，此時(shí)大氣 的光譜透射率
，大氣發(fā)射率
代表紅外測(cè)溫儀的工作波段，當(dāng)被 測(cè)物體表面滿足灰體時(shí)可近似認(rèn)為被測(cè)目標(biāo)的表面發(fā)射率與被測(cè)目標(biāo)表面吸收率相等，即
修正后被測(cè)物體表面溫度
其中

其中
R為測(cè)溫儀視場(chǎng)的半徑，&的面積由被測(cè)目標(biāo)的表面形狀決定； 式中ε#為被測(cè)目標(biāo)的表面發(fā)射率，m為常數(shù)，根據(jù)紅外測(cè)溫儀的工作波段取值，工作 波段是8?14 μ m時(shí)，取m = 4. 09,工作波段是3?5 μ m時(shí)，取m = 9. 3。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述紅外溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)量誤差修正方法，其特征在于，所述步驟 3)中的紅外探測(cè)器將采集到的視場(chǎng)增大后總的紅外輻射信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，轉(zhuǎn)換電壓V s 為：
其中Ακ為紅外測(cè)溫儀探測(cè)器的面積， 電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為溫度顯示，具體方法為： 令心=AKAcf2,由于設(shè)備溫度與其電壓信號(hào)是一一對(duì)應(yīng)且成正比關(guān)系，令Vs/K m = fO；)，溫度顯示值為：
【文檔編號(hào)】G01J5/02GK104155008SQ201410363430
【公開(kāi)日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年7月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月28日
【發(fā)明者】崔昊楊, 王超群, 劉璨, 王佳林, 許永鵬, 楊俊杰, 唐忠 申請(qǐng)人:上海電力學(xué)院