MATLAB红外成像测温技术研究
毕业论文关键词 红外辐射 红外探测器 灰度 温度标定 MATLAB
Title Research on the technology of infrared imaging andtemperature measurement
AbstractAnybody in the nature world with the temperature higher than absolute zerocan emit electromagnetic radiation in a wide wavelength range and generateradial energy. Different material, temperature and color has differentinfrared radiance.The use of infrared detectors will change the invisible infrared energyinto grayscale image. In order to accurately obtain the temperature of themeasured object, we need to calibrate the temperature. So we need to builda function between temperature and gray, then obtain the gray value of theimage through MATLAB and calculate the value of the temperature.In the paper, we pay more attention on the temperature calibration. Themain consideration is how the detector at different temperatures changethe value of gray. Beside this factor, environment temperature, targetemissivity and atmospheric transmittance will bring some errors. Due tothe limited conditions of the lab, these factors only make a brief analysis
.Keywords Infrared radiation Infrared detector Gray Temperaturecalibration MATLAB
目次
1绪论1
1．1 红外测温技术概论. 1
1．3 红外测温技术的发展趋势. 2
2 红外测温的原理..2
2．1 普朗克定律 3
2．2 维恩位移定律.. 3
2．3 斯蒂芬-波尔滋曼定律 4
2．4 红外测温的理论依据.. 4
3 红外成像测温系统构成..4
3．1 光学系统.. 4
3．2 红外探测器. 5
3．3 信号处理及 A/D 转换 9
4 温度标定10
4．1 获取图片灰度值的方法 10
4．2 实验测定温度与灰度的关系. 14
5 温度标定影响因素的分析..15
5．1 环境温度的影响 15
5．2 目标发射率的影响.. 16
5．3 大气的影响.. 16
6总结..17
结论..19
致谢..20
1绪论1．1 红外测温技术概论由于物体内部分子或原子的无规则热运动，任何温度高于绝对零度的物体，都会向外界发射出红外辐射。 红外波的波长范围是 0.7μm～14μm,可将其波谱分为短波红外（0.7μm～3μm） 、中波红外（3μm～5μm）和长波红外（5μm～14μm） 。红外探测器的相应波段一般为 3μm～5μm 和 8μm～14μm。测温的方式主要可分为接触式测温和非接触式测温。其具体情况如下表：表 1.1 常用的测温方法测温方法 温度传感器 测温范围（°c） 精度（%）接触式热电偶 -200～1800 0.2～1.0热电阻 -50～300 0.1～0.5非接触式 红外测温 -50～3300 1其他方式 示温材料 -35～2000 <1接触式测温要求将被测目标与测温工具充分接触，使二者达到热平衡，从而计算出被测物体的表面温度。但是接触式测温这种方法有几个缺点：（1) 测量结果存在一定误差。因为要求充分接触，因此使被测物体自身的温度受测量工具的影响产生一定的变化，进而有误差并无法消除；（2) 测量时间较长。因为要求与被测物体达到热平衡，所以达到该过程的时间无法避免；（3) 对于有些目标无法测量。对于一些距离较远、本身具有腐蚀性或导热性差、目标微小等特定的测量目标,这种方法不适用。而红外测温是一种非接触式的测温方法。 与非接触式相比， 红外测温的优点如下：(1) 测量精度较高。由于该种测量方式使得测量目标和测量仪器不接触，因此不会影响温度的场分布；（2) 测量速度较快。较之接触式测温，该方式不用达到热平衡就可以测温；（3) 测量范围大。理论上来说，测量的温度没有上限；（4) 对于某些特定目标可以测温。由于并不用与被测物体接触，所以对于一些高压和大电流的导线、远距离的目标、微小目标等均可测量其温度；（5) 可以测量一些隐藏目标，可用于军事领域。本次采用的测温工具是红外热像仪。物体发出红外辐射后，红外热像仪将其辐射的能量接收，通过温度的标定后可换算出被测物体的表面温度。近年来，红外测温系统不断发展，性能越来越优越，成本也越来越低。因此，它被广泛地应用于航空航天、医疗卫生、无损探伤、安全检查等领域。