一种红外温度监测系统测量误差修正方法

摘要

本发明涉及一种红外温度监测系统测量误差修正方法，使用红外测温仪对被测目标温度进行测量时，被测目标的面积是固定的，当红外测温仪探头与被测目标之间的距离超过红外测温仪距离系数比有效测温距离时，测温仪所采集到的温度为被测目标和溢出被测目标范围的背景温度的混合温度，测量精度将大大降低，本发明可根据红外测温仪所测得温度值和环境温度以及大气透射率，被测目标的面积等参数进行计算，得到超出有效距离时的不同距离处对应的红外测温误差修正值。解决现有红外测温误差修正方法误差较大，不具备普遍性，方法复杂的问题。本发明方法使用方便，无需模拟实验，具备一定的普遍性和应用性。

主权项

一种红外温度监测系统测量误差修正方法，其特征在于，具体包括如下步骤：1)将红外测温仪与被测目标的测温区域进行对准，对红外测温仪的测温光路进行校准调节，使测温区域的圆心和红外测温仪的入瞳孔中心位于同一水平高度；是红外测温仪的距离系数比，距离系数比为测温仪探头到被测目标之间的距离D与红外测温仪此时的视场直径S的比值，是固定的参数，定义被测目标区域面积为A₀，被测目标区域的发射率为ε_0λ温度设为T₀；2)逐渐增大红外测温仪与被测目标之间的距离d，使红外测温仪的视场超出被测目标区域，此时测温仪视场的面积为A，测温仪所采集到的温度为被测目标区域A₀和溢出被测目标范围A‑A₀的混合温度，溢出被测目标范围区域的发射率为ε_1λ，温度为T₁；3)红外测温仪通过红外探测器将采集到的视场增大后总的红外辐射信号转化为电压信号，红外测温仪将获得的电压信号转化为温度值进行显示；4)可对红外测温仪所测温度Tr进行误差修正，修正后被测物体表面温度为：$T_0={\left\{\frac{1}{{ϵ}_{0\lambda }}\right\{\frac{1}{{\tau }_{\mathrm{a\lambda }}}·k({T_r}^m-{ϵ}_{\mathrm{a\lambda }}{T_a}^m)-(k-1){ϵ}_{1\lambda }{T_1}^m-[1-{\alpha }_{0\lambda }+(k-1)(1-{\alpha }_{1\lambda })]{T_u}^m\left\}\right\}}^{\frac{1}{m}},$k为红外测温仪视场面积与被测目标面积的比值；5)假定背景温度即A‑A₀区域的温度和大气温度、环境温度相等，即T₁＝T_u＝T_a，，对红外测温仪所测温度T_r进行误差修正，当近距离测温时可忽略大气透过率的影响，此时大气的光谱透射率τ_aλ＝1，大气发射率ε_aλ＝1‑τ_aλ，λ代表红外测温仪的工作波段，当被测物体表面满足灰体时可近似认为被测目标的表面发射率与被测目标表面吸收率相等，即ε_0λ＝α_0λ，ε_1λ＝α_1λ，修正后被测物体表面温度$T_0={\left\{\frac{1}{{ϵ}_{0\lambda }}\right[k·{T_r}^m-(k-{ϵ}_{0\lambda }){T_u}^m\left]\right\}}^{\frac{1}{m}},$其中${T_r}^m=\frac{1}{k}[{ϵ}_{0\lambda }{T_0}^m+(k-{ϵ}_{0\lambda }){T_u}^m],$A＝πR²＝πd²tg²θ其中$\mathrm{tg\theta }=\frac{1}{2}·\frac{D}{S}$R为测温仪视场的半径，A₀的面积由被测目标的表面形状决定；式中ε_0λ为被测目标的表面发射率，m为常数，根据红外测温仪的工作波段取值，工作波段是8～14μm时，取m＝4.09，工作波段是3～5μm时，取m＝9.3。