基于双响应波段工作的红外热像仪测温原理与误差分析

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1、2010年12月宇航计测技术Dec．，2010第30巷第6期JournalofAstronauti(。MetrologyandMeasurementV01．30，No．6文章编号：1000—7202(2010)06—0011—05中图分类号：TB941文献标识码：A基于双响应波段工作的红外热像仪测温原理与误差分析张波1吕事桂2(1．海军装备部，大同037036；2．海军工程大学，武汉430033)摘要为了提高红外热像仪测温的准确性，根据红外辐射理论，从红外热像仪的测温原理出发，分析了基于双响应工作波段的热像仪的测温原理，得出了目标物体的发射率、物体温度计算公

2、式以及相应误差的估算公式，分析了各影响因素对热像仪测量准确度的影响，提供了～种目标物体发射率的测定方法，对利用红外热像仪准确测量内燃机等热能机械表面温度具有重要的意义。关键词红外热像仪辐射测温误差分析发射率、TemperatureMeasureme，atoftheThermalInfraredImagerBasedonTwoResponseWorkingWavebandsandItsErrorAnalysisZHANGB01LiJShi．gui2(1．NavyEquipmentDepartment，Datong037036；2．NavaIUniversity

3、ofEngineering，Wuhan430033)AbstractThethermographyprincipleofthermalinfraredimagerwithtworesponseworkingwave-bandsisanalysedbasedonthetheoryofinfraredradiationandoftheinfraredthermographyinordertoimprovetheaccuracyofthethermalinfraredimager．Theobjectemissivity，temperaturecalculation

4、for-mulasandcorrespondingestimationerrorsaregiven．Andtheinfluencingfactorsofthermalinfraredima-germeasurementareanalysedandalsoonemeasurementmethodofobjectemissivityissupplied，andit’Simportanttotestthesurfacetemperatureofdieselenginethroughthethermalinfraredimager．KeywordsThermalin

5、fraredimagerRadiationthermometryErroranalysisEmissivity1引言红外热像仪是利用接收到的被测物体表面辐射能量来得到其热像图，进而发展为各种红外技术。红外技术的实质是温度测量，温度测量的准确性限制了其应用范围，特别是一些需要高测温准确度的应用领域对红外测温提出了更高的要求。目前，国内外针对红外测温进行了相关的理论研究与应用设计，对提高红外热像仪的测温准确度有重要意义。文献[I]给出了一种叮同时测最近窄温日标温度和光谱发射率的q'f13'b多波长辐射温度计的光学系统及电气系统设计；文献[2]采用反射温度补偿法对

6、收稿日期：2010一04一12．修回日期：2010-08一06作者简介：张波(1977一)．男，工程师．主要从事柴油机测试及测试技术研究。·12·宇航计测技术2010年红外测温进行了补偿计算与误差分析；文献[3]介绍了几种热像仪测量物体表面发射率的方法；文献[4一lo]从不同的角度对红外热像仪的测温进行了误差分析。红外热像仪测温受被测表面发射率、反射率、环境温度、大气温度等因素的影响，其中由于物体表面的发射率确定的复杂性使其成为造成红外测温误差的一个主要因素。本文介绍了_二种双响应工作波段红外热像仪的测温原理，并分析了环境温度、大气温度、大气透射率、大气发射

7、率对被测物体表面发射率及温度测量误差的影响，对提高红外热像仪测温准确性有重要的实际意义。2红外热像仪测温原理红外热像仪接收到的红外辐射能量包括三部分：被测物体表面自身辐射、环境反射辐射和大气辐射。被测物体表面的辐射亮度计算公式为￡·=占一￡“(瓦)+PALb·(瓦)2(1)占^L¨(To)+(1一a^)￡“(瓦)、7式中：占．￡“(％)——被测物体表面光谱辐射亮度；P．￡¨(L)——反射的环境光谱辐射亮度；％——被测物体表面真实温度；瓦——环境温度；s．——表面发射率；p．——表面反射率；理．——表面吸收率。红外热像仪单位面积接收到的红外辐射能量为E^=Ao

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