一种降低光路中粉尘对红外测温影响的校正方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种降低光路中粉尘对红外测温影响的校正方法及系统，根据红外测温原理，建立原始机理模型，基于原始机理模型和粉尘影响下的参考体，获取粉尘透射率，基于原始机理模型和粉尘透射率，建立粉尘影响下的机理校正模型，基于机理校正模型，获得粉尘影响下的红外测温结果，解决了现有粉尘环境下红外测温精度低的技术问题，通过基于参考体的粉尘透射率计算方法，能准确获得用于确定机理校正模型中的粉尘透射率关键参数。此外，本发明专利技术提出的近似粉尘透射率计算方法和近似校正模型，扩大了参考体的选择范围，简化了粉尘透射率计算过程，弱化了校正模型的应用限制，有利于推进校正模型的工程化实现，提高了红外热像仪在粉尘环境下的测温精度。

A correction method and system for reducing the influence of dust in optical path on infrared temperature measurement

【技术实现步骤摘要】
一种降低光路中粉尘对红外测温影响的校正方法及系统
本专利技术涉及红外测温
，特别涉及一种降低光路中粉尘对红外测温影响的校正方法及系统。
技术介绍
红外热像仪常被用来温度检测和无损探测，它具有非接触式、提供二维热图像、对人体无害等优点，在航空航天、医疗、电子、农业及冶金等行业有着广泛的应用。但由于这种红外测温方式属于非接触式测温，容易受到环境因素的干扰，影响其检测精度。尤其在冶金过程中，生产过程中会存在高温、粉尘、水雾等干扰，限制了红外热像仪在这种测温场景中的应用。许多研究尝试提出校正方法或补偿方法以克服环境因素对红外测温精度的影响，比如针对测温距离、视场角、大气透射率等对红外测温影响的研究。上述研究在一定程度上减小了环境因素对红外测温方法造成的误差，提高了红外测温方法的精度。粉尘是工业生产过程中常见的环境因素，对红外测温方法有着不可忽视的影响。但是，关于如何克服粉尘对红外测温影响的研究鲜有报道，这也限制了红外热像仪在有粉尘的测温场景中的应用。因此，为减小红外测温方法在光路中存在粉尘的情形下的测温误差，扩大红外测温方法在粉尘环境中的应用，本专利技术基于红外测温机理，提出了一种降低光路中粉尘对红外测温影响的校正方法。申请号201610096695.7申请日2016.02.22申请公布号CN105716721A申请公布号日2016.06.29CN105716721A一种红外温度检测精度校正方法该专利,通过综合研究观测角度和观测距离对红外热像仪实际测温过程的影响,得到测量视角、观测距离、测量结果与实际温度值之间的关系式，从而对实际测温结果进行校正，提高红外热像仪的测温精度。该专利只针对测量视角和观测距离对红外热像仪测温精度的影响，无法适用于光路中存在粉尘的测温场景。申请号201610423394.0申请日2016.06.16申请公布号CN106124062A申请公布日2016.11.16CN106124062A一种基于历史数据的红外测温自动补偿方法该专利通过固定黑体温度，改变测温距离，利用红外热像仪测量不同距离下的黑体温度，建立专家库和神经网络系统，得到相对标准的数据库。基于该数据库对测量点的温度进行自动补偿。该专利只考虑了在有限测温距离和温度范围内红外热像仪所测温度与真实黑体温度间的对应关系，没有考虑粉尘对红外测温精度的影响。
技术实现思路
本专利技术提供的一种降低光路中粉尘对红外测温影响的校正方法及系统，解决了现有粉尘环境下红外测温精度低的技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术提出的一种降低光路中粉尘对红外测温影响的校正方法包括：根据红外测温原理，建立原始机理模型；基于原始机理模型和粉尘影响下的参考体，获取粉尘透射率，参考体为真实温度和发射率已知的参考对象；基于原始机理模型和粉尘透射率，建立粉尘影响下的机理校正模型；基于机理校正模型，获得粉尘影响下的红外测温结果。进一步地，基于原始机理模型和粉尘影响下的参考体，获取粉尘透射率包括：获取粉尘影响下的参考体的真实温度和发射率；将参考体放置在靠近被测对象的位置，使参考体和被测对象受到相同粉尘的影响；检测参考体的温度，获得参考体的检测温度；基于原始机理校正模型，以及参考体的真实温度、发射率和检测温度获得粉尘透射率。进一步地，基于原始机理校正模型，以及参考体的真实温度、发射率和检测温度获得粉尘透射率包括：确定近似粉尘透射率应用条件，近似粉尘透射率应用条件为：其中，εref表示参考体的发射率，Tu表示背景温度，Td表示粉尘的温度，Tref表示参考体的真实温度，n取决于红外热像仪的探测器材料；判断粉尘影响下的红外测温环境是否满足近似粉尘透射率应用条件，若是，则根据参考体的真实温度和检测温度获得粉尘透射率，否则根据原始机理校正模型获得粉尘透射率。进一步地，根据参考体的真实温度和检测温度获得粉尘透射率的计算公式为：其中，τdust表示粉尘透射率，T′ref表示参考体的检测温度，Tref表示参考体的真实温度，n取决于红外热像仪的探测器材料；根据原始机理校正模型获得粉尘透射率的计算公式为：其中，τdust表示粉尘透射率，T′ref表示参考体的检测温度，Tref表示参考体的真实温度，n取决于红外热像仪的探测器材料，εref表示参考体的发射率，Tu表示背景温度，Td表示粉尘的温度。进一步地，基于原始机理模型和粉尘透射率，建立粉尘影响下的机理校正模型包括：确定近似校正模型应用条件，其中近似校正模型应用条件为：其中，ε0表示被测对象的发射率，τdust表示粉尘透射率，Tu表示背景温度，Td表示粉尘的温度，T0'表示被测对象的未校正的红外测温结果，n取决于红外热像仪的探测器材料；判断粉尘影响下的红外测温环境是否满足近似校正模型应用条件，若是，则根据粉尘影响下的被测对象的未校正的红外测温结果和粉尘透射率建立粉尘影响下的机理校正模型，否则根据原始机理模型和粉尘透射率建立粉尘影响下的机理校正模型。进一步地，根据粉尘影响下的被测对象的未校正的红外测温结果和粉尘透射率建立粉尘影响下的机理校正模型的计算公式为：其中，T0表示被测对象的校正温度，T0'表示被测对象的未校正的红外测温结果，τdust表示粉尘透射率，n取决于红外热像仪的探测器材料；根据原始机理模型和粉尘透射率建立粉尘影响下的机理校正模型的计算公式为：其中，T0表示被测对象的校正温度，T0'表示被测对象的未校正的红外测温结果，τdust表示粉尘透射率，ε0表示被测对象的发射率，τdust表示粉尘透射率，Tu表示背景温度，Td表示粉尘的温度，n取决于红外热像仪的探测器材料。进一步地，根据红外测温原理，建立原始机理模型包括：获取粉尘影响下的红外热像仪接收到的总红外辐射，总红外辐射的计算公式为：Wrd＝ε0τdW0+εdustτaWd+ρ0τdWu+εaWa，其中，Wrd、W0、Wd、Wu和Wa分别表示红外热像仪接收到的红外辐射、被测对象的红外辐射、粉尘的红外辐射、背景的红外辐射和大气的红外辐射，ε0、εa和εdust分别表示被测对象的发射率、大气的发射率和粉尘的发射率，τd和τa分别表示光路中存在粉尘和不存在粉尘时的大气透射率，ρ0表示被测对象的光谱反射率；根据红外测温原理，获取粉尘影响下的被测对象的未校正的表面温度；根据被测对象的未校正的表面温度，获得粉尘影响下的红外热像仪的辐射温度；根据总红外辐射以及辐射温度，建立原始机理模型。本专利技术提出的一种降低光路中粉尘对红外测温影响的校正系统包括：存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述降低光路中粉尘对红外测温影响的校正方法的步骤。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术提供的降低光路中粉尘对红外测温影响的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种降低光路中粉尘对红外测温影响的校正方法，其特征在于，所述方法包括：/n根据红外测温原理，建立原始机理模型；/n基于所述原始机理模型和粉尘影响下的参考体，获取粉尘透射率，所述参考体为真实温度和发射率已知的参考对象；/n基于所述原始机理模型和所述粉尘透射率，建立粉尘影响下的机理校正模型；/n基于所述机理校正模型，获得粉尘影响下的红外测温结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种降低光路中粉尘对红外测温影响的校正方法，其特征在于，所述方法包括：
根据红外测温原理，建立原始机理模型；
基于所述原始机理模型和粉尘影响下的参考体，获取粉尘透射率，所述参考体为真实温度和发射率已知的参考对象；
基于所述原始机理模型和所述粉尘透射率，建立粉尘影响下的机理校正模型；
基于所述机理校正模型，获得粉尘影响下的红外测温结果。


2.根据权利要求1所述的降低光路中粉尘对红外测温影响的校正方法，其特征在于，基于所述原始机理模型和粉尘影响下的参考体，获取粉尘透射率包括：
获取粉尘影响下的参考体的真实温度和发射率；
将所述参考体放置在靠近被测对象的位置，使所述参考体和所述被测对象受到相同粉尘的影响；
检测所述参考体的温度，获得所述参考体的检测温度；
基于所述原始机理校正模型，以及所述参考体的真实温度、发射率和检测温度获得粉尘透射率。


3.根据权利要求2所述的降低光路中粉尘对红外测温影响的校正方法，其特征在于，基于所述原始机理校正模型，以及所述参考体的真实温度、发射率和检测温度获得粉尘透射率包括：
确定近似粉尘透射率应用条件，所述近似粉尘透射率应用条件为：

其中，εref表示参考体的发射率，Tu表示背景温度，Td表示粉尘的温度，Tref表示参考体的真实温度，n取决于红外热像仪的探测器材料；
判断粉尘影响下的红外测温环境是否满足所述近似粉尘透射率应用条件，若是，则根据所述参考体的真实温度和检测温度获得粉尘透射率，否则根据所述原始机理校正模型获得粉尘透射率。


4.根据权利要求3所述的降低光路中粉尘对红外测温影响的校正方法，其特征在于，根据所述参考体的真实温度和检测温度获得粉尘透射率的计算公式为：

其中，τdust表示粉尘透射率，T′ref表示参考体的检测温度，Tref表示参考体的真实温度，n取决于红外热像仪的探测器材料；
根据所述原始机理校正模型获得粉尘透射率的计算公式为：

其中，τdust表示粉尘透射率，T′ref表示参考体的检测温度，Tref表示参考体的真实温度，n取决于红外热像仪的探测器材料，εref表示参考体的发射率，Tu表示背景温度，Td表示粉尘的温度。


5.根据权利要求1-4任一所述的降低光路中粉尘对红外测温影响的校正方法，其特征在于，基于所述原始机理模型和所述粉尘透射率，建立粉尘影响下的机理校正模型包括：
确定近似校正模型应用条件，其中所述近似校正模型应用条...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋朝辉，潘冬，桂卫华，陈致蓬，何磊，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43