(完整版)红外测温算法——最终版VIP免费

红外热像仪测温算法红外热像测温原理黑体辐射的基本规律是红外辐射理论研究和技术应用的基础。所谓黑体，就是在任何温度下能吸收任何波长辐射的物体。斯蒂芬一波尔兹曼定律指出，黑体的辐出度，即黑体表面单位面积上所发射的各种波长的总辐射功率与其热力学温度T的四次方成正比：凤=aT*在相同温度下，实际物体在同一波长范围内辐射的功率总是小于黑体辐射的功率。也就是说，实际物体的单色辐出度匚门二小于黑体的单色辐出度匚川；、：。我们把匚」.二与的比值称为物体的单色黑度汀：二，它表示实际物体的辐射接近黑体的程度：価=即和.二；二二#暑瞋7；（1）将式（1）两端积分厂2W二厂二⑵如果物体的单色黑度是不随波长;■.变化的常数，即=三，则称此类物体为灰体。结合关系式：E（T）=JE（扎T）dA和Eb（T）=[EtGVTJcU可得H（T）=EEbfT）所以L.二汀丁（3）实际物体的热辐射在红外波长范围内，可以近似地看成灰体辐射。三被定义为物体的发射率。表明该物体的辐射本领与同温度同测量条件下的黑体辐射本领之比。式（3）正是红外测温技术的理论依据。作用于热像仪的辐射照度为其中，二为表面发射率，为表面吸收率，二“为大气的光谱透射率，.为大气发射率，二为被测物体表面温度，二为环境温度，二为大气温度，d为该目标到测量仪器之间的距离，通常一定条件下，为一个常值，.仝为热像仪最小空间张角所对应的目标的可视面积。热像仪通常工作在某一个很窄的波段范围内，丁_=J二或「EJ二之间，三.-.、：；._：、二.：通常可认为与化无关。得到热像仪的响应电压为（5）其中，2为热像仪透镜的面积，令=一――，厂二则（5）式变为—；.]—二;汀上―二汀拦（6）红外热成像系统的探测器可以将接收到的红外波段的热辐射能量转换为电信号，经过放大、整型，模数转换后成为数字信号，在显示器上通过图像显示出来。图像中的每一个点的灰度值与被测物体上该点发出并到达光电转换器件的辐射能量是对应的。但直接从红外热成像系统显示的图像中读出的温度是物体表面的辐射温度二，并不是真实温度二，其值等于辐射出相同能量的黑体的真实温度。因此在实际测温时，要先用高精度黑体对热像仪进行标定，找出黑体温度与光电转换器件输出电压（在热图像上表现为灰度）的对应关系。黑体的真实温度可由显示面板读出。依据普朗克辐射定律，得到鳥二匚「二-甘]⑺被测表面真实温度的计算公式为口=£[+打-门_小住_¥丁门5（8）当使用不同波段的热像仪时，n的取值不同，对InSb（3〜5口m）探测器，n值为8.68；对HgCdTe（6〜9口m）探测器，n值为5.33；对HgCdTe（8〜14口m）探测器,n值为4.09。当被测表面满足灰体近似时，即三=:;.，且若认为大气》=:；,=--二，则（7）式变为「•二-二「―一-y（―-J-.；■（9）%（8）式变为一一--（二一（10）这是灰体表面真实温度的计算公式。当近距离测温时，忽略大气透过率的影响，即二二则（7）式变为耳二白孚-订-尹二5（11）这是红外热像测温时经常用到的公式。如果知道了被测物体表面的发射率，就可以用（10）和（11）式由测出的辐射温度和环境温度计算出被测物体表面的真实温度。l+exp[b(Tr-c)]+cf热成像系统温度标定原理（拟合曲线法）红外热成像系统在显示器上显示的热图像，反映了被测物体表面的热分布情况，由于探测器所接收到的红外辐射与目标温度之间呈非线性关系，而且还要受到物体表面发射率、大气衰减及物体所处环境的反射等因素的影响，热图像只能给出物体表面辐射温度的定性描述，如果想要根据热图像获得物体的绝对温度值，必须采用与基准物体热像相比较的方式来标定绝对温度值。一般是利用高精度的黑体炉作为标准，用红外热像仪测量其表面温度，做出黑体炉温度与光电转换器件的输出信号的关系曲线。拟合曲线法：示定时，在一定条件下（黑体和镜头之间的距离、环境温度等），用热像仪对着不同温度下的基准黑体热源进行测量，采集热像图的灰度数据。用最小二乘法拟合测量数据，得到一条热值与温度关系的最近拟合曲线，同时可以求出描述标定曲线的数学模型中各项标定常量的数值，得到具体的数学模型。实时测温时，直接在数学模型中由灰度数据值转换为温度值。拟合公式一...