[发明专利]一种基于路面为虚拟黑体的车辆温度测量方法、系统及装置

说明书

本发明公开了一种基于路面为虚拟黑体的车辆温度测量方法，包括如下步骤：步骤1、通过将路面作为虚拟黑体，在路面粘贴温度传感器间隔读取路面传感器的温度，将读取到的温度传递至热成像传感器，循环上述步骤进行直至探测器同步检测路面已净场；步骤2、根据路面传感器读取到的温度以及热成像传感器读取到的温度计算出当前的校准系数并进行保存；步骤3、检测路面是否有车辆经过，如果没有则重复步骤1；若有车辆经过，则根据热成像传感器读取车辆最高温与次高温点，并利用保存好的校准系数进行进一步的校准；同时通过热成像方法判断车辆最高温出现的具体部位。本发明将路面已知温度和车辆的温度进行相对温度的测量，达到精确测量车辆实际温度。

技术领域

本申请涉及高温源实时检测领域，具体涉及一种基于路面为虚拟黑体的车辆温度测量方法、系统及装置。

背景技术

红外热成像技术广泛应用于测量固体表面的温度，具有非接触测量、响应快、测温范围宽、灵敏度高以及空间分辨率高等优点，因此已经在安全预测、医疗卫生、航空航天、无损探伤、质量监测等领域得到了广泛的应用。

红外热成像测温通过利用能够测量红外线辐射强度的传感器，将接收到的红外波段的热辐射能量转换为电信号，经过放大、整型，模数转换后成为数字信号，在显示器上通过图像显示出来；传感器的电压值和温度值成正线性相关，通过简单的计算即可转换为温度值。红外热成像系统显示的图像中读出的温度是物体表面的辐射温度，并不是物体内部的真实温度。目前使用的红外热成像仪，需要先用高精度黑体对热像仪进行标定，标定的过程就是找出黑体温度与光电转换器件输出电压的对应关系，从而利用标定好的数据来确定被测物体的表面温度。所谓黑体，就是在任何温度下能吸收任何波长辐射的物体。黑体的辐射率为1，黑体的反射率为0。黑体表面单位面积上所发射的各种波长的总辐射功率与其热力学温度T的四次方成正比：

E_b＝σT⁴ (1)

黑体的内外部温度是一致的，真实温度可由显示面板读出。

红外测温技术的理论依据如下：

E_λ＝A₀d^-2[τ_aλε_λL_bλ(T₀)+τ_aλ(1-α_λ)L_bλ(T_u)+ε_aλL_bλ(T_a)] (2)

其中，ε_λ为表面发射率，α_λ为表面吸收率，τ_aλ为大气的光谱透射率，ε_aλ为大气发射率，T₀为被测物体表面温度，T_u为环境温度，T_a为大气温度，d为该目标到测量仪器之间的距离，L_bλ为光照强度。通常一定条件下，A₀d^-2为一个常值， A₀为热像仪最小空间张角所对应的目标的可视面积。热像仪通常工作在某一个很窄的波段范围内，本发明采用的为8～14μm之间，ε_λ、α_λ、τ_aλ通常可认为与λ无关，得到热像仪的响应电压为：

V_S＝K{τ_a[εf(T₀)+(1-α)f(T_u)]+ε_af(T_a)} (3)

其中K＝A_RA₀d^-2，A_R为热像仪透镜的面积。依据普朗克辐射定量得到：

被测表面真实温度的计算公式为公式(5)所示：