非制冷紅外熱成像測溫系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)和算法研究.pdf

1、盡管紅外測溫技術(shù)具有測溫范圍寬、不改變被測物體溫度場分布、能遠(yuǎn)距離非接觸測溫等優(yōu)點,但這項高精尖技術(shù)的復(fù)雜性延緩了它的發(fā)展進(jìn)程和應(yīng)用范圍,目前還有相當(dāng)多的疑難問題未完全解決,精確測量目標(biāo)表面的真實溫度則顯得更加困難。本論文在非制冷紅外熱成像測溫實現(xiàn)和測溫精度的提高方面做了大量的研究,特別在紅外測溫精度的提高方面下足了功夫。
　　本論文結(jié)合熱輻射理論和紅外熱像儀的內(nèi)部結(jié)構(gòu),建立了紅外測溫物理模型,得到了紅外輻射測溫方程,然后對測溫方

2、程進(jìn)行了相關(guān)討論。通過分析相關(guān)因素對非制冷紅外熱像儀測溫的影響,得到了表面發(fā)射率、環(huán)境溫度、大氣透射率和大氣溫度引起相對誤差的計算公式。在此基礎(chǔ)上,著重點分析了物體表面發(fā)射率對測溫精度的影響,提出了四種測量物體表面發(fā)射率的方法,滿足在各種應(yīng)用場合下進(jìn)行物體表面發(fā)射率的測量需要。
　　通過前述分析,設(shè)計實現(xiàn)了紅外熱像儀測溫軟硬件系統(tǒng),搭建了紅外測溫實驗平臺。探討了非制冷紅外焦平面陣列的非均勻性的產(chǎn)生機理,得到了適合測溫實現(xiàn)的非均勻性

3、校正算法。設(shè)計實現(xiàn)了輻射定標(biāo)的方法,得到了紅外熱像儀的輸出電壓和參考黑體源溫度的擬合公式,結(jié)合測溫方程可計算被測物體的表面溫度。
　　根據(jù)相關(guān)測試結(jié)果,分析了引起非制冷紅外熱像儀溫度漂移的原因,具體測試分析了環(huán)境溫度、電源波動、吸收紅外輻射的變化對非制冷紅外焦平面陣列輸出電壓的影響。提出了進(jìn)一步減少紅外熱像儀溫度漂移的兩種方法,一是進(jìn)行硬件電路的改進(jìn):采用熱穩(wěn)定性好、功耗低和精度高的元器件,采用高精度、低壓差、低溫漂集成穩(wěn)壓元件構(gòu)