[发明专利]一种红外热成像现场测温标定装置及方法

说明书

本发明涉及红外热成像技术领域，特别是涉及一种低功耗红外热成像现场测温标定装置及方法。一种红外热成像现场测温标定装置，包括金属板(1)、用以控制所述金属板(1)上温度的半导体制冷片(2)和用于测定金属板(1)温度的温度传感器(3)；所述半导体制冷片(2)固定在所述金属板(1)的背面；所述金属板(1)正面为黑色。本发明的有益效果是：本发明的标定装置结构简单，使用方便。本发明设计的标定方法，现场对标定装置和待测物体进行实时数据采集，标定过程简单、便于操作、效率高且实时性好、功耗低。在同一时刻标定了不同温度下的红外热像仪响应曲线，最大程度上削弱了环境温度变化对测温准确性的影响，进一步提高了标定精度。

技术领域

本发明涉及红外热成像技术领域，特别是涉及一种低功耗红外热成像现场测温标定装置及方法。

背景技术

在自然界中，当物体的温度高于绝对零度时，由于它内部热运动的存在，就会不断的向四周辐射电磁波，其中就包含了波段位于0.75μm～100μm的红外线。其最大的特点是在给定的温度和波长下，物体发射的辐射能有一个最大值，这种物质称为黑体，并设定它的反射系数为1，其他的物质反射系数小于1，称为灰体，由于黑体的光谱辐射功率P(λT)与绝对温度T之间满足普朗克定律。说明在绝对温度T下，波长λ处单位面积上黑体的辐射功率为P(λT)。随着温度的升高，物体的辐射能量越强。这是红外辐射理论的出发点，也是单波段红外测温仪的设计依据。

随着温度升高，辐射峰值向短波方向移动(向左)，并且满足维恩位移定理，峰值处的波长与绝对温度T成反比，虚线为峰值处连线。这个公式告诉我们为什么高温测温仪多工作在短波处，低温测温仪多工作在长波处。

辐射能量随温度的变化率，短波处比长波处大，即短波处工作的测温仪相对信噪比高(灵敏度高)，抗干扰性强，测温仪应尽量选择工作在峰值波长处，特别是低温小目标的情况下，这一点显得尤为重要。

在理想模型下，目标温度T与探测器的输出D为某一函数关系T＝f(D)，根据探测器的输出值D带入上述函数关系即可得到目标的温度T。

实际测温过程中，红外热像仪的输出数据D并不是简单的只与目标温度T有关，它还受到红外热像仪周围环境温度T_f的影响，因此由函数T＝f(D)并不能准确获取目标温度。原本对30度的目标红外热像仪的响应输出为D₂，但由于温漂的影响红外热像仪的响应输出为D₁，此时再带入函数T＝f(D)中则势必造成测量温度小于30度。

因此，温度漂移是造成测温误差的根源。

所以，红外测温仪在标定时需要考虑温度漂移对温度响应曲线影响。

现有的较常用的温度标定方法是使用黑体单元产生不同预定温度的热辐射，然后控制单元根据不同高低温下测得的所有黑体辐射源的温度值进行数据拟合，得到拟合公式，在测量温度时，将热成像单元输入的温度值利用拟合公式进行运算，得到最终测温结果。这种标定方法的缺点是实时性差，功耗较高且精度较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种低功耗、高精度的热成像现场测温标定装置及方法。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：一种热成像现场测温标定装置，包括：金属板(1)、用以控制所述金属板(1)上温度的半导体制冷片(2)和用于测定金属板(1)温度的温度传感器(3)；所述半导体制冷片(2)固定在所述金属板(1)的背面；所述金属板(1)正面为黑色。

作为本发明的一种优选方式，所述金属板(1)背面包括至少两个所述半导体制冷片(2)，每个所述半导体制冷片(2)上分别固定有一个所述温度传感器(3)。

进一步优选地，所述半导体制冷片(2)等间隔设置在所述金属板(1)的背面。

本发明解决其技术问题还提供了一种低功耗、高精度的热成像现场测温标定方法，包括以下步骤：