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非制冷热像仪内部温升对测温精度的影响修正

张艳超,高策,刘建卓,王博,杨帅

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张艳超, 高策, 刘建卓, 王博, 杨帅. 非制冷热像仪内部温升对测温精度的影响修正[J]. , 2018, 11(4): 669-676. doi: 10.3788/CO.20181104.0669
引用本文: 张艳超, 高策, 刘建卓, 王博, 杨帅. 非制冷热像仪内部温升对测温精度的影响修正[J]. , 2018, 11(4): 669-676.doi:10.3788/CO.20181104.0669
ZHANG Yan-chao, GAO Ce, LIU Jian-zhuo, WANG Bo, YANG Shuai. Correction of temperature measurement accuracy affected by internal temperature rise in uncooled thermal imager[J]. Chinese Optics, 2018, 11(4): 669-676. doi: 10.3788/CO.20181104.0669
Citation: ZHANG Yan-chao, GAO Ce, LIU Jian-zhuo, WANG Bo, YANG Shuai. Correction of temperature measurement accuracy affected by internal temperature rise in uncooled thermal imager[J].Chinese Optics, 2018, 11(4): 669-676.doi:10.3788/CO.20181104.0669

非制冷热像仪内部温升对测温精度的影响修正

doi:10.3788/CO.20181104.0669
基金项目:

国家仪器重大专项No.2013YQ140517

详细信息
    作者简介:

    张艳超(1985-), 女, 吉林长春人, 博士, 副研究员, 2007年、2009年于天津大学分别获得学士、硕士学位, 2015年于中国科学院大学获得博士学位, 主要从事红外辐射测温及数字图像处理方面的研究。E-mail:zhangyanchaomn@126.com

  • 中图分类号:TN219

Correction of temperature measurement accuracy affected by internal temperature rise in uncooled thermal imager

Funds:

National Majot Instrument Project of ChinaNo.2013YQ140517

More Information
  • 摘要:随着非制冷型热像仪工作时间的增长,其内部器件、机械结构所积累的热量越来越多,其温升所导致的热辐射势必会对热像仪的测温精度产生严重影响。因此,要实现热像仪的准确测温,必须对其内部的各温升影响因素进行相应的修正。本文通过对影响测温精度的镜筒辐射温度、探测器靶面温度以及热像仪工作累积时间三个因素进行评估和建模,并对其相互关系进行评价,根据数据模型对热像仪辐射测温值进行修正。结果表明,在实验室条件下,经过修正,非制冷型红外热像仪测温精度可控制在±1℃以内,其稳定性可控制在±0.5℃以内。修正后的温度结果基本不受内部温升的影响,有效的提高了非制冷测温型热像仪的稳定性、可重复性以及测温精度。

  • 图 1热像仪组成框图

    Figure 1.Block diagram of thermal imager

    图 2FPA、镜筒温度—时间曲线

    Figure 2.Temperatures of FPA and lens vary with tube-time

    图 3灰度-FPA、镜筒温度曲线

    Figure 3.Gray level-temperatures of FPA and lens tube curves

    图 4FPA校正前

    Figure 4.Before the correction of FPA temperature

    图 5FPA校正后

    Figure 5.After the correction of FPA temperature

    图 6黑体温度为30 ℃时整体温度走势

    Figure 6.Temperature trend curve when temperature of black body is set to 30 ℃

    图 7黑体温度为30 ℃时放大温度走势

    Figure 7.Amplified temperature trend curve when temperature of black body is set to 30 ℃

    图 8测试系统示意图

    Figure 8.Diagram of the testing system

    图 9测试系统实物图

    Figure 9.Actual picture of the testing system

    表 120 ℃至90 ℃范围内测量结果(单位:℃)

    Table 1.Measurement results in the range of 20 ℃ to 90 ℃(unit: ℃)

    设定值 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0
    均值 19.9 25.3 30.0 34.9 40.2
    最小 19.5 25.1 29.8 34.7 40.1
    最大 20.2 25.4 30.3 35.4 40.4
    设定值 45.0 50.0 55.0 60.0 65.0
    均值 44.7 50.2 55.0 60.0 64.7
    最小 44.6 50.1 54.8 59.6 64.6
    最大 44.9 50.2 55.2 60.1 64.9
    设定值 70.0 75.0 80.0 85.0 90.0
    均值 70.1 75.0 80.2 85.0 90.2
    最小 69.9 74.9 80.1 84.9 90.1
    最大 70.2 75.1 80.4 85.1 90.3
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    表 220 ℃至90 ℃范围内稳定性结果(单位:℃)

    Table 2.Stabilization in the range of 20 ℃ to 90 ℃(unit: ℃)

    设定值 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0
    稳定性 ±0.35 ±0.15 ±0.25 ±0.35 ±0.15
    设定值 45.0 50.0 55.0 60.0 65.0
    稳定性 ±0.15 ±0.05 ±0.2 ±0.25 ±0.15
    设定值 70.0 75.0 80.0 85.0 90.0
    稳定性 ±0.15 ±0.1 ±0.15 ±0.1 ±0.1
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:2017-11-21
  • 修回日期:2018-01-20
  • 刊出日期:2018-08-01

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