一種測溫標定系統(tǒng)及測溫方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種測溫標定系統(tǒng)及測溫方法。
【背景技術】
[0002] 在自然界中，當物體的溫度高于絕對零度時，由于它內部熱運動的存在，就會不斷 的向四周輻射電磁波，其中就包含了波段位于0.75 ym~IOOym的紅外線。他最大的特點 是在給定的溫度和波長下，物體發(fā)射的輻射能有一個最大值，這種物質稱為黑體，并設定他 的反射系數(shù)為1，其他的物質反射系數(shù)小于1，稱為灰體，由于黑體的光譜輻射功率P ( λ T) 與絕對溫度T之間滿足普朗克定律。說明在絕對溫度T下，波長λ處單位面積上黑體的輻 射功率為Ρ(λΤ)。（1)隨著溫度的升高，物體的輻射能量越強。這是紅外輻射理論的出發(fā) 點，也是單波段紅外測溫儀的設計依據(jù)。
[0003] (2)隨著溫度升高，輻射峰值向短波方向移動（向左），并且滿足維恩位移定理，峰 值處的波長與絕對溫度T成反比，虛線為峰值處連線。這個公式告訴我們?yōu)槭裁锤邷販y溫 儀多工作在短波處，低溫測溫儀多工作在長波處。
[0004] (3)輻射能量隨溫度的變化率，短波處比長波處大，即短波處工作的測溫儀相對信 噪比高（靈敏度高），抗干擾性強，測溫儀應盡量選擇工作在峰值波長處，特別是低溫小目 標的情況下，這一點顯得尤為重要。
[0005] 在理想模型下，目標溫度T與探測器的輸出D為某一函數(shù)關系T = f (D)，根據(jù)探測 器的輸出值D帶入上述函數(shù)關系即可得到目標的溫度T。
[0006] 實際測溫過程中，紅外熱像儀的輸出數(shù)據(jù)D并不是簡單的只與目標溫度T有關， 它還受到紅外熱像儀周圍環(huán)境溫度Tf的影響，因此由函數(shù)T = f (D)并不能準確獲取目標 溫度。原本對30度的目標紅外熱像儀的響應輸出為D2,但由于溫漂的影響紅外熱像儀的響 應輸出為D1，此時再帶入函數(shù)T = f (D)中則勢必造成測量溫度小于30度。
[0007] 此外帶殼的測溫熱像儀是一個相對獨立的熱平衡系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中熱量是均衡的 (導熱良好），在某一環(huán)境溫度下，熱像儀開機，體內的熱量會從不平衡達到相對的平衡，且 該平衡過程是可重復且可記錄的。
[0008] 因此，溫度漂移是造成測溫誤差的根源。
[0009] 所以，紅外測溫儀在標定時需要考慮溫度漂移對溫度響應曲線影響。

【發(fā)明內容】

[0010] 本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種能夠自適應環(huán)境溫度變化、工作精度不受 環(huán)境影響的測溫標定系統(tǒng)及測溫方法。
[0011] 本發(fā)明解決上述技術問題的技術方案如下：一種測溫標定系統(tǒng)，包括黑體單元、熱 成像單元、步入式高低溫箱和控制單元；
[0012] 所述黑體單元和熱成像單元設置于步入式高低溫箱內部，控制單元設置于步入式 高低溫箱外部；
[0013] 所述控制單元，用于在每個預定時間段內控制黑體單元按照預定輻射溫度產(chǎn)生熱 輻射；在不同時間段按照預設溫度值調整步入式高低溫箱的溫度；控制熱成像單元旋轉直 至熱成像單元的成像中心對準黑體單元的發(fā)熱中心；控制單元根據(jù)不同高低溫下測得的所 有黑體輻射源的溫度值進行數(shù)據(jù)擬合，得到擬合公式；在測量溫度時，將熱成像單元輸入 的溫度值利用擬合公式進行運算，得到最終測溫結果；
[0014] 所述熱成像單元，用于測量黑體單元的溫度，并將測得的溫度發(fā)送給控制單元。
[0015] 本發(fā)明的有益效果是：使用本發(fā)明設計的紅外熱像儀標定方法標定了多個不同的 環(huán)境溫度的紅外熱像儀響應曲線，用以補償實際應用時溫度漂移對測溫準確性的影響，滿 足了實際測溫精準度高的需求。
[0016] 在上述技術方案的基礎上，本發(fā)明還可以做如下改進。
[0017] 進一步，所述黑體單元包括多個溫度等間隔設置的黑體輻射源，多個所述黑體輻 射源等間距依次排開的設置于步入式高低溫箱內部，所述控制單元控制熱成像單元旋轉直 至熱成像單元的中心對準黑體單元中每個黑體輻射源的成像中心，熱成像單元依次測量 每個黑體輻射源的溫度。
[0018] 進一步，所述黑體輻射源為7個，每個黑體輻射源的預定輻射溫度在KTC至130°C 范圍內等間距設置。
[0019] 進一步，所述熱成像單元包括紅外熱像儀和云臺，所述控制單元控制云臺進行上 下轉動和/或左右轉動，進而帶動紅外熱像儀旋轉。
[0020] 進一步，所述步入式高低溫箱的預設溫度值變化范圍為-20°c至40°C。
[0021] 進一步，一種采用測溫標定系統(tǒng)進行測溫的方法，包括以下步驟：
[0022] 步驟1 :將黑體單元和熱成像單元設置于步入式高低溫箱內部，將控制單元設置 于步入式高低溫箱外部；
[0023] 步驟2 :在每個時間段內控制單元控制黑體單元按照預定輻射溫度產(chǎn)生熱輻射；
[0024] 步驟3 :在不同時間段，控制單元按照預設溫度值調整步入式高低溫箱的溫度；
[0025] 步驟4 :所述控制單元控制熱成像單元旋轉直至熱成像單元的成像中心對準黑 體單元的發(fā)熱中心，熱成像單元測量黑體單元的溫度，并將測得的溫度發(fā)送給控制單元；
[0026] 步驟5 :控制單元根據(jù)不同高低溫下測得的所有黑體輻射源的溫度值進行數(shù)據(jù)擬 合，得到擬合公式；
[0027] 步驟6 :在測量溫度時，將熱成像單元輸入的溫度值利用擬合公式進行運算，得到 最終測溫結果。
[0028] 進一步，所述步驟5中的擬合公式為：
[0029] F (X) = a0+al*x+a2*x2+a3*x3+a4*x4+a5*x 5+a6*x6
[0030] 其中，X為測得的溫度值，f (X)為最終測溫結果，a0, al，a2, a3, a4, a5, a6根據(jù)不同 高低溫下測得的所有黑體輻射源的溫度值確定的測溫系數(shù)。
[0031] 進一步，所述黑體單元包括多個溫度等間隔設置的黑體輻射源，多個所述黑體輻 射源等間距依次排開的設置于步入式高低溫箱內部，所述控制單元控制熱成像單元旋轉直 至熱成像單元的中心對準黑體單元中每個黑體輻射源的成像中心，熱成像單元依次測量 每個黑體輻射源的溫度。
[0032] 進一步，所述黑體輻射源為7個，每個黑體輻射源的預定輻射溫度在KTC至130°C 范圍內等間距設置，所述步入式高低溫箱3的預設溫度值變化范圍為-20°C至40°C。
[0033] 進一步，所述熱成像單元包括紅外熱像儀和云臺，所述控制單元控制云臺進行上 下轉動和/或左右轉動，進而帶動紅外熱像儀旋轉。
【附圖說明】
[0034] 圖1為本發(fā)明系統(tǒng)電路結構框圖；
[0035] 圖2為本發(fā)明步入式高低溫箱內部結構圖；
[0036] 圖3為本發(fā)明方法結構圖。
[0037] 附圖中，各標號所代表的部件列表如下：
[0038] 1、設置模塊，2、發(fā)熱模塊，3、調溫模塊，4、測溫模塊，5、擬合模塊，6、運算模塊，7、 黑體單元，8、熱成像單元，9、步入式高低溫箱，10、控制單元。
【具體實施方式】
[0039] 以下結合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并 非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0040] 如圖1所示，為本發(fā)明系統(tǒng)結構框圖；圖2為本發(fā)明結構圖；圖3為本發(fā)明方法結 構圖。
[0041] 實施例1
[0042] -種測溫標定系統(tǒng)，包括黑體單元1、熱成像單元2、步入式高低溫箱3和控制單元 4 ；
[0043] 所述黑體單元1和熱成像單元2設置于步入式高低溫箱3內部，控制單元4設置 于步入式高低溫箱3外部；
[0044] 所述控制單元4,用于在每個預定時間段內控制黑體單元1按照預定輻射溫度產(chǎn) 生熱輻射；在不同時間段按照預設溫度值調整步入式高低溫箱3的溫度；控制熱成像單元2 旋轉直至熱成像單元2的成像中心對準黑體單元1的發(fā)熱中心；控制單元4根據(jù)不同高低 溫下測得的所有黑體輻射源的溫度值進行數(shù)據(jù)擬合，得到擬合公式；在測量溫度時，將熱成 像單元2輸入的溫度值利用擬合公式進行運算，得到最終測溫結果。
[0045] 所述熱成像單元2,用于測量黑體單元2的溫度，并將測得的溫度發(fā)送給控制單元 4〇
[0046] 所述黑體單元1包括多個溫度等間隔設置的黑體輻射源，多個所述黑體輻射源等 間距依次排開的設置于步入式高低溫箱3內部，所述控制單元4控制熱成像單元2旋轉直 至熱成像單元2的中心對準黑體單元1中每個黑體輻射源的成像中心，熱成像單元2依次 測量每個黑體輻射源的溫度。
[0047] 所述黑體輻射源為7個，每個黑體輻射源