©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net第卷第期卯年月红外技术介白卯系统与设计红外热像仪测温计算与误差分析杨立海军工程学院热工教研室,武汉,的【摘要】根据红外辐射理论,通过分析红外热像仪测温的基本原理,得到了计算被测表面真实温度的通用计算公式讨论了影响红外热像仪测量温度误差的各种因素,给出了估计测温误差的计算公式本文的结果包含了人们在灰体近似等条件下得到的一些特例。【关键词】红外热像仪,温度测量,误差分析,辐射测温引言由于热成像测温系统是属于窄谱辐射成像测量设备,受被测表面的发射率、反射率或吸收率、环境温度、大气温度、测量距离和大气衰减等因素的影响,降低了红外热像仪测温的准确性,也影响了热像仪在一些领域中的应用本文根据热辐射理论和红外热像仪的测温原理,系统分析了各种因素对红外热像仪测温的影响,给出了被测物体表面发射率、吸收率、大气透射率、环境温度和大气温度误差对测温误差影响的理论计算公式。热像仪测温原理红外热像仪测温是靠接收被测物体表面发射的辐射来确定其温度的。实际测量时,热像仪接收到的有效辐射包括部分目标自身辐射、环境反射辐射和大气辐射。被测物体表面的辐射亮度为几劝几劝,劝一几其中第一部分为表面光谱辐射亮度,第二部分为反射的环境光谱辐射亮度。为被测物体表面温度,为环境温度,。为表面发射率,,为表面反射率,以为表面吸收率。作用于热像仪的辐射照度为瓦成一民气几仄劝、一叼几仄十气几仄均其中,。为热像仪最小空间张角所对应的目标的可视面积,为该目标到测量仪器之间的距离,通常一定条件下,一为一常值,、为大气的光谱透射率,气为大气发射率。热像仪通常工作在一拼或一召两个波段探测器在工作波段上积分人射的辐射能,并把它转化为一个与能量成正比的电信号。人射在探测器上的某波长的辐射功率为几二瓦其中,为热像仪透镜的面积。收稿日期卯一一©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net望尧〕年月杨立红外热像仪测温计算与误差分析“辐射“率相应的信”电压“一上乒、‘侈上式中,风为探测器的光谱响应度,它表示了红外探测器把红外辐射能转变为电信号的能力由于热像仪是工作在某一个很窄的波段,一拼或一拜之间,气、气、几通常可认为与又无关,则式可写成一粼一卜、、。卜“、、,。、卜。碑气八之△之匕盛令一一’,取△,黑几又一劝,则式变为勺一“凡均对一些非金属表面,如满足灰体近似,则。,,对大气如认为。。二气一几,则州几黝一卜一动均、式就是热像仪测温的通用基本公式当几时,且认为风与又无关时,的结果,如下式二「。一￡丑式就是文献测温计算令,伶式变为‘几卜劝一,」气匀其中,‘表示热像仪指示的辐射温度。当被测表面为黑体,大气透射率、,且气时,’均热像仪的辐射温度就是物体表面的真实温度。当￡时,热像仪的辐射温度不等于物体的真实温度。式中,如仪。,即认为被测物体为灰体,且凡二一几时,式就是热像仪测温计算常用的基本公式〔习‘卜劝一“一动勒由普朗克辐射定律知,一加·。又一仆和一刹一口一’。印其中,一严,·,分别为第一、第二辐射常数。不同的红外探测器的光谱响应度随波长又的变化是不同的。文献给出了种不同的探测器的光谱响应随波长的变化,见图。根据穷、随几的变化关系,积分可得匀澎”对一仰探测器,值为对一户探测器,值为对一拜裘之声叨一一。劝一一抑图红外探测器的光谱响应代©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net红外技术心探测器,值为将式代人式得‘”,几卜一,」凡、,二,‘、,,、、、,。,,、。凡朋’加欲倒衣四县大姐反阱省熟刀’。一飞万万’。一‘一”‘。一万’当使用不同波段的热像仪时,九的取值不同。这一点尤其需引起人们的注意当被测表面满足灰体近似时,。“,且若认为大气气一几,则式变为矛、了、、二一、巨一二·青一州式变为’一告叶’一一一音一叫这就是计算灰体表面真实温度的计算公式当近距测温时,,则、式变为‘。一础兀,‘”幻’”一一“,‘”这是人们经常用到的公式当被测表面温度较高时,...
