[发明专利]一种基于近红外波段比色法的火场温度测量装置及方法

说明书

本发明公开了基于近红外波段比色法的火场温度测量装置及方法，包括上位机、标定板、触发驱动电路、支撑结构、窗口镜片、分镜头、第一工业相机、第二工业相机、第一镜头和第二镜头；所述分镜头、第一工业相机、第二工业相机、第一镜头和第二镜头都安装在所述支撑结构内部；所述支撑结构的侧面你设有窗口，窗口上设有窗口镜片；所述第一工业相机、第二工业相机、触发驱动电路和标定板都与所述上位机连接；所述第一工业相机和所述第二工业相机都与所述触发驱动电路连接；本发明提供的测量装置，结构简单，使用方便，测量结构准确。

技术领域

本发明涉及温度场测量领域，具体涉及一种基于近近红外波段比色法的温度场测量测量方法及装置。

背景技术

森林火灾的频发严重威胁我国的生态安全及社会经济发展。为了科学制定灭火方案，需要准确判断火场状态，火场温度场分布有效提供了火焰燃烧信息，进一步预测火线蔓延趋势。因此快速准确测量火场温度场对于防治火灾有重要意义。

温度场测量主要分为接触及非接触两种方法，接触法通过热电偶等温度敏感元件测量温度，结果准确，但需使用无线传输技术预先布网，且测量节点的数目较少，易损坏，只能测量被测点的温度，导致分辨率较低，很难反映火场整体状况。非接触法主要使用光学方法，具有测量快速方便的优点，为火场的自动监控提供了可能性，因此近年来发展很快。目前市面上已开发了多种商用红外热像仪，一次曝光即可获得火场的温度场分布。但热像仪测量的是火焰强度的绝对值，易受到观察距离、烟气散射衰减等因素的影响，导致其应用于具有复杂环境的火灾场景时结果不够准确。

由于火场辐射的光谱特性可反映火场的温度场特性，因此可使用比色法来测量火焰不同波段的辐射强度，并进一步根据普朗克辐射定律计算获得火焰温度，克服了绝对强度变化导致温度测量不准确的问题。现有技术中已开发了基于彩色相机的测量方案，可通过比较火焰图像红色、绿色及蓝色分量的值计算火焰温度，在锅炉内温度场测量方面已取得一定的应用。但彩色相机使用可见光测量，易受到烟气影响，导致测量偏差较大。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供的基于近红外波段比色法的火场温度测量装置及方法，包括上位机、标定板、触发驱动电路、支撑结构、窗口镜片、分镜头、第一工业相机、第二工业相机、第一镜头和第二镜头；所述分镜头、第一工业相机、第二工业相机、第一镜头和第二镜头都安装在所述支撑结构内部；所述支撑结构的侧面你设有窗口，窗口上设有窗口镜片；所述标定板和所述触发电路均为独立模块，所述触发电路通过同轴电缆连接所述第一工业相机和所述第二工业相机，通过USB 接口连接所述上位机。所述第一工业相机、第二工业相机、触发驱动电路和标定板都与所述上位机连接；所述第一工业相机和所述第二工业相机都与所述触发驱动电路连接；所述第一镜头通过螺母固定安装在所述第一工业相机上；所述第二镜头通过螺母固定安装在所述第二工业相机上。

更进一步的，所述第一工业相机安装在所述支撑结构的顶面上，与所述支撑机构顶面垂直；所述第二工业相机安装在所述支撑结构的侧面，与所述支撑结构侧面垂直；所述第一工业相机和所述第二工业相互垂直。

更进一步的，所述分光镜安装在所述支撑结构内部，与所述支撑结构的底面以及所述第一工业相机、第二工业相机之间都呈45°角。

更进一步的，所述第一镜头包括两个第一镜头组和第一窄带滤光片；所述第一窄带滤光片安装在所述两个第一镜头组中间；所述第二镜头包括两个第二镜头组和第二窄带滤光片；所述第二窄带滤光片安装在两个所述第二镜头组中间；所述第一窄带滤光片的中心波长为900nm-950nm；所述第二窄带滤光片的中心波长为750nm-800nm；所述第一窄带滤光片和所述第二窄带滤光片的带宽都是30nm。

更进一步的，所述上位机为笔记本电脑或者工控机；所述上位机包括图像采集模块、标定模块、通信模块、图像处理模块、文件模块。