一种红外测温方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种红外测温方法及系统。所述红外测温系统包括第一黑体、第二黑体、…第N黑体，辐射量获取装置以及计算中枢，其中，N为大于等于2的任意整数；所述辐射量获取装置的输出端连接所述计算中枢的输入端；所述第i黑体用于将自身温度设置为Ti，且T1～TN依次增大，i为1～N的整数；所述辐射量获取装置用于获得第i黑体的辐射量Di以及待测目标的辐射量DM，所述计算中枢用于根据第i黑体的温度Ti、辐射量Di以及待测目标的辐射量DM，获得待测目标的温度TM。本发明专利技术通过多个黑体校正了由于物体表面红外能量分布与温度非线性变化引起的误差，由此提高了红外测温的精度。

A method and system for infrared temperature measurement

【技术实现步骤摘要】
一种红外测温方法及系统
本专利技术属于温度测量领域，更具体地，涉及一种红外测温方法及系统。
技术介绍
黑体是一种理想化的辐射体，它吸收所有波长的辐射能量，没有能量的反射和透过，其表面的发射率为1。应该指出，自然界中并不存在真正的黑体，但是为了弄清和获得红外辐射分布规律，在理论研究中必须选择合适的模型，这就是普朗克提出的体腔辐射的量子化振子模型，从而导出了普朗克黑体辐射的定律，即以波长表示的黑体光谱辐射度，这是一切红外辐射理论的出发点，故称黑体辐射定律。红外测温仪的原理是通过采集、量化被测目标在其波段范围内的红外辐射能量，获得被测目标的温度。然而，由于物体表面红外能量分布与温度并非线性变化，现有技术的红外测温仪的红外辐射能量和温度的关系实际为曲线而并非直线，如图1所示，其中横坐标为辐射量，纵坐标为温度，在被测对象与黑体温度范围小于10℃度的时候精确度仅为0.5℃，而当测量的温度范围超过30℃时，误差甚至会高达0.5℃～1℃。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种红外测温方法及系统，其目的在于通过多个黑体校正由于物体表面红外能量分布与温度非线性变化引起的误差，由此提高温度的测量精度。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种红外测温方法，包括以下步骤：(1)选取N个黑体，所述N个黑体的温度依次为T1、T2、……TN，且Tiˉ1＜Ti；其中，N为大于等于2的任意整数，i为2～N的整数；(2)分别获得温度为T1、T2、……TN的黑体的辐射量依次为D1、D2、……DN，以及待测目标的辐射量为DM；(3)若DM＜D2，获得待测目标的温度TM＝T1+(T2－T1)/(D2－D1)×(DM–D1)，若DM≥DNˉ1，获得待测目标的温度TM＝TN+(TN－TNˉ1)/(DN－DNˉ1)×(DM–DN)，否则将D1、D2、……DN以及DM从小到大进行排序，获得辐射量序列D1、…Djˉ1、DM、Dj、…DN，获得待测目标的温度TM＝Tj+(Tj－Tjˉ1)/(Dj－Djˉ1)×(DM–Dj)。优选地，N＝2，且T1为33℃～35℃，T2为38℃～40℃。作为进一步优选地，在所述步骤(3)之后还包括步骤(4)：对待测目标的温度进行修正：获得待测目标的温度的修正值TM’＝TM+T0，T0为修正系数。作为更进一步优选地，T0为－5℃～5℃。按照本专利技术的另一方面，提供了一种红外测温系统，包括第一黑体、第二黑体、…第N黑体，辐射量获取装置以及计算中枢，其中，N为大于等于2的任意整数；所述辐射量获取装置的输出端连接所述计算中枢的输入端；所述第i黑体用于将自身温度设置为Ti，且T1～TN依次增大，i为1～N的整数；所述辐射量获取装置用于获得第i黑体的辐射量Di以及待测目标的辐射量DM，所述计算中枢用于根据第i黑体的温度Ti、辐射量Di以及待测目标的辐射量DM，获得待测目标的温度TM。优选地，所述第i黑体上设置有第i信号发送装置，所述第i信号发送装置用于将第i黑体的自身温度Ti发送至外部。作为进一步优选地，所述计算中枢上设置有信号接收装置，用于接收第i黑体的自身温度Ti。作为进一步优选地，所述第i信号发送装置为无线发送装置。优选地，所述计算中枢包括参数选取模块以及测温模块，所述参数选取模块的输出端连接测温模块的输入端；所述参数选取模块用于根据第i黑体的辐射量Di以及待测目标的辐射量DM选取计算参数，所述测温模块用于根据计算参数获得待测目标的温度。作为进一步优选地，所述计算中枢还包括判定模块，所述判定模块的输出端连接参数选取模块的输入端，所述判定模块用于根据第i黑体的辐射量Di以及自身温度Ti，判定所述第i黑体是否处于有效状态，并在第i黑体处于有效状态时，将第i黑体的辐射量Di以及自身温度Ti输出。作为进一步优选地，所述计算中枢还包括修正模块，所述测温模块的输出端连接修正模块的输入端，所述修正模块用于将待测目标的温度TM进行修正。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，由于通过利用多个处于不同目标温度的黑体进行测量，能够取得下列有益效果：1、通过多个黑体，修正了一个黑体由于物体表面红外能量分布与温度非线性变化的原因引起的计算结果非线性，从而将精确度提高了25％～50％；2、克服了现有技术中黑体红外测温系统的测量温度范围偏小的缺点，扩大了红外温度测量的应用范围；3、多个黑体还能克服在单黑体测量中由于黑体损坏或漂移引起的测量误差，容错性得到了增加。附图说明图1是单个黑体测温的曲线示意图；图2为黑体组放置位置及被测对象放置区间；图3为多黑体测温步骤示意图；图4为多黑体分段测温的模拟温度曲线。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本专利技术提供了一种红外测温系统，包括N个黑体分别为第一黑体、第二黑体、…第N黑体，还包括辐射量获取装置以及计算中枢等，其中，N为大于等于2的任意整数；首先，将N个黑体设置于待测量温度段(T1～TN)内的不同目标温度，其分别为T1～TN，且T1～TN依次增大，由于黑体内部包含加热装置、制冷装置和温度传感器(设置的方法通常采用在待测量温度段内平均分配的形式)。设定好黑体温度后，黑体会反复加热，并通过温度传感器反馈加热、制冷，最终将黑体的温度微调并控制在目标温度±0.01℃的范围内；然后，将待测目标设置于黑体组所有黑体的测量范围内，通常为黑体的测量平面的前后1m左右的范围内，且不能遮挡辐射量获取装置，如图2所示为4个黑体构成的红外测温系统(阴影处示意黑体可能摆放的位置，实线及虚线处示意测量范围)，然后通过辐射量获取装置，分别获得待测目标的辐射量DM和所述N个黑体的辐射量D1～DN；计算装置首先判断黑体以及待测目标的辐射量之间的关系，若DM＜D2，获得待测目标的温度TM＝T1+(T2－T1)/(D2－D1)×(DM–D1)，若DM≥DNˉ1，获得待测目标的温度TM＝TN+(TN－TNˉ1)/(DN－DNˉ1)×(DM–DN)，否则将D1、D2、……DN以及DM从小到大进行排序，获得辐射量序列D1、…Djˉ1、DM、Dj、…DN，获得待测目标的温度TM＝Tj+(Tj－Tjˉ1)/(Dj－Djˉ1)×(DM–Dj)；其中，Djˉ1和Dj分别为小于等于DM以及大于DM的黑体的辐射量中最接近DM的黑体的辐射量。以测量人体体温为例，由于人体体温的范围较小，可仅设置两个黑体，其温度分别为T1＝33℃～35℃以及T2＝38℃～40℃，则人体体表温度为(DM–D1)×(T2–T1)/(D2–D1)。而由于人体体表温度通常跟体内温度有所差异。最后，还可以对待测目标的温度进行修正，获得待测目标的温度的修正值TM’＝TM+T0，T0为修正系数；根据气温和测量部位的区别T0可以设置为－5℃～5℃。辐射量获取装置与计算中枢相连，N个黑体也可与计算中枢相连，并每隔5s～10s的时间间隔向计算中枢传递黑体实时温度T1～TN，当计算中枢在设定的时间间隔内，未能收到某一黑体的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种红外测温方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)选取N个黑体，所述N个黑体的温度依次为T1、T2、……TN，且Tiˉ1＜Ti；其中，N为大于等于2的任意整数，i为2～N的整数；(2)分别获得温度为T1、T2、……TN的黑体的辐射量依次为D1、D2、……DN，以及待测目标的辐射量为DM；(3)若DM＜D2，获得待测目标的温度TM＝T1+(T2－T1)/(D2－D1)×(DM–D1)，若DM≥DNˉ1，获得待测目标的温度TM＝TN+(TN－TNˉ1)/(DN－DNˉ1)×(DM–DN)，否则将D1、D2、……DN以及DM从小到大进行排序，获得辐射量序列D1、…Djˉ1、DM、Dj、…DN，获得待测目标的温度TM＝Tj+(Tj－T jˉ1)/(Dj－Djˉ1)×(DM–Dj)。

【技术特征摘要】
1.一种红外测温方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)选取N个黑体，所述N个黑体的温度依次为T1、T2、……TN，且Tiˉ1＜Ti；其中，N为大于等于2的任意整数，i为2～N的整数；(2)分别获得温度为T1、T2、……TN的黑体的辐射量依次为D1、D2、……DN，以及待测目标的辐射量为DM；(3)若DM＜D2，获得待测目标的温度TM＝T1+(T2－T1)/(D2－D1)×(DM–D1)，若DM≥DNˉ1，获得待测目标的温度TM＝TN+(TN－TNˉ1)/(DN－DNˉ1)×(DM–DN)，否则将D1、D2、……DN以及DM从小到大进行排序，获得辐射量序列D1、…Djˉ1、DM、Dj、…DN，获得待测目标的温度TM＝Tj+(Tj－Tjˉ1)/(Dj－Djˉ1)×(DM–Dj)。2.如权利要求1所述的红外测温方法，其特征在于，N＝2，且T1为33℃～35℃，T2为38℃～40℃。3.如权利要求1或2所述的红外测温方法，其特征在于，在所述步骤(3)之后还包括步骤(4)：对待测目标的温度进行修正，获得待测目标的温度的修正值TM’＝TM+T0，T0为修正系数。4.一种红外测温系统，其特征在于，包括第一黑体、第二黑体、…第N黑体，辐射量获取装置以及计算中枢，其中，N为大于等于2的任意整数；所述辐射量获取装置的输出端连接所述计算中枢的输入端；所述第i黑体用于将自身温...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈振，黄立，黄建忠，齐哲明，王育强，
申请(专利权)人：武汉高德红外股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42