基于红外热像的流水温度检测技术研究(2)

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4.2.2 界面设计 13

4.3 程度与算法设计 15

4.3.1 热像仪控制 15

4.3.2 图像与温度转换算法 16

4.3.3 无线通信协议设计 17

4.3.4 视场矫正算法 19

4.3.5 坐标转换算法 21

4.3.6 数据保存 22

5 实验结果 24

结论 25

致谢 26

参考文献27

1 引言

适宜的温度是良好生活、生产的保障，温度的测量与控制在生活、生产、环境保护等方面具有十分重要的作用。人们对测温的研究历史悠久，测量方法多种多样。

1.1 测温技术的分类

按照测量的方式，可将温度测量的方法分为两类：接触法和非接触法。接触式测温法是将探测器与待测物体相接触，使其与物体达到相同的热平衡状态，比如利用介质受热膨胀的原理制造的压力式温度计、水银温度计和双金属温度计等；或是利用物体电气参数随温度变化的特性来检测温度，如热电阻、热敏电阻和热电偶等。由于测量系统需要与物体接触，动态特性差。目前非接触测温法仍以辐射测温法为主，主要类型有红外测温、光辐射测温、热辐射测温、光电辐射测温等等。

这类非接触法的主要应用在如下几种情况：

1）由于被测物体微小，如将温度检测端与其接触，检测端吸收热量，被测物体的温度会发生变化。

2）在高温条件下，热电偶等器件发生恶化，难以保持测量精度。

3）被测物体的表面温度变化迅速，要求测量过程响应速度快。

4）被测物体位于远处又不能靠近它。

1.2 红外热成像测温概述

红外成像测温技术属于非接触测温中的一种，它是一种直观、准确、灵敏度高、快速、安全、应用范围广泛的非接触测量技术，它主要测定物体表面温度场分布情况。任何高于绝对零度的物体由于其自身分子的运动，会不停地向外界发射热辐射，红外热像仪通过接收物体发出的红外辐射，再由红外探测器将物体表面发出的辐射功率转化为电信号，经过电子电路的处理，得到与物体表面热分布相应的热像图（灰度或伪彩色图），得到的热像经过处理后便可以反映物体表面的温度分布情况[1]。

红外测温具有以下优点：

1）非接触测量，不破坏被测目标温度场，对远距离目标、带电目标、高速运动目标等都适用。

2）测温响应快，没有热惯性，能测导热系数很小或热容很小的物体。

3）测量范围宽，可测温度范围为-45~2000℃。

4）测量灵敏度高，可分辨超过0.01℃的温差。

5）空间分辨高。

6）输出信号数值化，便于计算机处理。

1.3 红外热像仪的发展

红外热像仪根据接收来自物体的热辐射大小换算出被测物体的表面温度。由于实际进入热像仪的热辐射不仅有物体的热辐射，还有反射环境、大气辐射等，因此，热像仪测量温度会受到诸多因素的干扰，测温的可靠性、准确性、抗干扰性都不太高。为了准确给出红外测温的计算式，人们开展了大量的实验与研究工作提高红外测温的准确性。斯达尔提出用一个小的精密扫描光阑扫描背景以减少背景辐射的干扰。