红外目标温度校正系统和方法技术方案

公开了红外（ＩＲ）温度计校准系统和方法，其中，控制ＩＲ温度计校准系统的温度，从而使目标在指定输入温度上发射的辐射等于灰体所发射的辐射，所述灰体被加热至所述输入温度并且其发射率等于将要采用所述ＩＲ温度计校准系统进行校准的ＩＲ温度计的发射率设置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于对红外温度计的校准中所采用的红外温度计校淮系统 进行校准的系统和方法。
技术介绍
红外(IR)温度计测量来自实体(body)的IR辐射，并输出对应于在 IR温度计的频率范围内测得的辐射强度的温度。通过感测来自被加热到精 确的已知温度的热目标的辐射校准IR温度计。之后，可以将IR温度计测 得的辐射亮度映射到所述目标的设定温度。热目标的准确度受到目标的发射率随温度不同而产生的变化的限制。 目标的发射率还随着入射到目标上以及从目标反射的辐射波长的不同而变 化。但是，正在被校准的IR温度计可以具有小于1的发射率设置(setting)， 因而可以采用IR温度计测量具有低发射率的实体的温度。但是，发射率设 置通常是恒定的，因此不等于跨越一定温度范围的目标的发射率。因此， 无法针对所需范围内的所有温度准确地校准IR温度计。出于上述考虑，提供一种如下的方便的系统和方法将是本领域的一种 进步，所述系统和方法用于采用具有与温度相关的发射率的热目标而准确 地校准具有恒定发射率设置的IR温度计。
技术实现思路
就本专利技术的一个方面而言，控制IR温度计校准系统的温度，从而使目 标在指定输入温度上发射的辐射等于灰体所发射的辐射，该灰体被加热到 所述输入温度并且其发射率等于将要采用所述IR温度计校准系统进行校准 的IR温度计的发射率设置。就本专利技术的另一方面而言，采用参考IR温度计来获取处于多个温度设 定点上的IR温度计校准系统的多个辐射亮度测量值。可以采用准黑体来校准所述参考IR温度计，所述参考IR温度计的发射率设置可以等于将要采 用所述IR温度计校准系统进行校准的IR温度计的发射率设置。采用辐射 亮度测量值来计算用于将温度设定点映射到表观温度的校正因数，所述表 观温度对应于发射率等于所述发射率设置的灰体将发射与所述辐射亮度测 量所探测到的辐射量相同的辐射量的温度。在采用所述IR温度计校准系统 校准所述IR温度计时，用户输入其后将被采用校正因数映射到温度设定点 的温度。之后，将所述目标加热到所述温度设定点，并通过IR温度计测量 辐射亮度。之后，校准所述IR温度计，从而将所测得的辐射映射到用户输 入的温度。附图说明图1是根据本专利技术的实施例的IR温度计校准系统的方框图； 图2是根据本专利技术的实施例的采用准黑体校准的IR温度计的方框图； 图3是根据本专利技术的实施例的用于校准IR温度计校准系统的方法的过 程流程图4是根据本专利技术的实施例的用于采用IR温度计校准系统来校准IR 温度计的设置的方框图5是根据本专利技术的实施例的用于校准IR温度计的方法的过程流程图。具体实施例方式参考.图1，用于红外(IR)温度计的IR温度计校准系统10可以包括与 温度传感器14热接触的目标12。目标12可以具有辐射面16。面16可以 带有诸如高发射率油漆的高发射率涂层，所述涂层可以具有与温度相关的 发射率，尽管所述涂层的发射率随温度不同而产生的变化程度可能小于大 多数物质。传感器14可以与辐射面16相反设置。因此，由于辐射和传导 所带来的热损耗，传感器14的读数可能不表示面16的确切温度。还将加热元件18设置为与目标12热接触。可以将加热元件18与辐射 面、16相反设置。将加热元件18和传感器14耦合到控制器20，控制器20 读取传感器14的输出，并根据读数以及由用户指定的或者控制器20执行的程序指定的设定温度来控制向加热元件提供的功率。可以将接口 22耦合 至控制器20，从而使用户能够向控制器20输入设定温度。耦合到控制器 20的存储器24可以存储测试结果以及其他可运算和可执行数据，例如校准 应用26。可以将IR温度计28设置到与目标12相距一定距离的位置，以接收来 自目标12的IR辐射30。可以将IR温度计28耦合至控制器20，从而为控 制器20提供辐射亮度测量值。在参考图1的同时参考图2，在一个实施例 中，采用IR温度计28来校准IR温度计校准系统10，而IR温度计28本身 则由诸如加热室发射的辐射等的准黑体32来校准。IR温度计28的准确度 优选高于将要采用IR温度计校准系统10校准的IR温度计的准确度。IR温 度计28可以测量黑体32在各个温度设定点上的辐射，并在IR温度计28 的诸如8-14微米的谱带内，使IR温度计28的输出与来自黑体32的实际 辐射亮度值形成映射。在测量来自黑体32的辐射亮度值时，IR温度计优选 具有设置于1左右的发射率设置。再次参考图1，在一个实施例中，用户或校淮应用26向控制器20输入 一系列设定温度，IR温度计28则测量目标12在每一温度设定点上的辐射 亮度。在仍然参考图1的同时参考图3，用于校准IR温度计校准系统10的 方法36可以包括在块38中，设置温度T附并将目标12的温度驱动到近 似于Tset。在块40中，通过读取温度传感器14的输出来测量接触温度T,。 在块42中，执行损耗校正，以确定目标12的面16上的表面温度Ts^。在 一些实施例中，在块44内测量环境温度TAMB，并在块42中采用其来确定Ts^。 T,的确定可以包括参考将T,映射到T自的査询表格，在一些实施例中， 丁》由前一校准确定。或者，可以将T,、并且任选将TAMB输入到方程或计算 算法中来确定T在块46中，采用IR温度计28来测量目标12的辐射亮度M，以获得表 面温度Ts^。有利地，可以按照上文参考图2的说明来校准IR温度计28。 在块48中，计算目标12的温度Tapp。可以根据方程l，采用将要采用IR温 度计校准系统10进行校准的IR温度计的预期带宽A1-A2、发射率设置eIR 和/或背景温度设置TB。来计算TAPP。在一些实施例中，用于测量辐射亮度M 的IR温度计28可以具有与待校准的单元相同的带宽入1-A2和e,b设置。在这样的实施例中，IR温度计28可以输出被用作T^的温度读数。在块50中，计算使TsuBF与TAPP相关的校正因数。可以针对多个Tsn温度以及与其对应的T,温度来重复方法36，从而针对若干各温度设定点来计算T，和对应的校正因数。可以采用方程l来计算表观温度，其中，M是具体的辐射亮度测量值，e ,k是正在校准的IR温度计的预期发射率设置，L是正在校准的IR温度计的以幵氏度为单位的预期背景温度设置，TAPP是针对具体辐射亮度测量值M的表观温度。可以通过本领域公知的任何适当的数值方法来解方程l，以确定扁)o<formula>formula see original document page 9</formula>方程l在方法36的备选实施例中，IR温度计28具有发射率设置1，并且被 用来获取若干个设定温度上的IR温度计校准系统10的辐射亮度测量值。 采用IR温度计28的读数来计算在每一温度设定点上目标12的发射率。目 标12的发射率的计算可以包括采用方程1解出eIR，其中，采用给定设定 点上的T,替代TAPP， M是在具体设定点上采用IR温度计28测得的辐射亮 度，而e,B是设定点上的目标12的发射率。在根据备选方法校准被测单元时，可以采用这些通过实验确定的发射 率值来解方程2。由操作者输入的温度为TAPP，采用方程2，利用通过实验 确定的目标12的发射率值来计算在TAPP下提供理想灰体的辐射所需本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于校准红外目标的方法，包括：　获取红外目标的多个第一辐射亮度测量值，其中，在将红外目标加热到多个目标设定温度之一的情况下获取所述多个辐射亮度测量值中的每一个；　对于每一个第一辐射亮度测量值，计算辐射亮度等于所述第一辐射亮度测量值并且发射率基本上等于红外温度计的发射率设置的灰体的表观温度；　将所述表观温度中的每一个映射到所述多个设定温度中对应于所述多个辐射亮度测量值中的同一辐射亮度测量值的一个设定温度；　将校准温度输入到耦合到所述红外目标的控制器中；　将所述目标加热到一个设定温度，该设定温度是所述多个设定温度中被映射到所述多个表观温度中对应于所述校准温度的一个表观温度的一个设定温度；　利用具有所述发射率设置的红外温度计来获取对所述目标的辐射亮度测量值；以及　对所述红外温度计进行校准，以便将所述辐射亮度测量值映射到所述校准温度。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：FE利布曼，
申请(专利权)人：弗卢克公司，
类型：发明
国别省市：US[]