基于双响应波段工作的红外热像仪测温原理与误差分析

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红外热成像技术的原理和应用

红外热成像技术的原理和应用一、概述随着现代科技的快速发展，越来越多的新型技术得以应用到生产和生活中。

其中，红外热成像技术（infrared thermal imaging technology）是一种重要的热力学检测工具，其可以通过红外线热辐射捕捉物体表面温度分布信息，实现对物体内部温度分布的无损检测和图像显示。

二、原理红外线是电磁波谱中波长大于0.75μm小于1000μm的中红外光线，其在材料中的传播是基于物体热能的辐射传输方式，其中物体表面温度越高，其辐射出来的红外线能量越大。

红外热成像技术利用热红外波段的红外线辐射进行测量，检测物体表面温度变化，然后将检测结果反映到热成像仪中，输出一张反映物体表面温度分布的热成像图。

三、分类根据热成像仪的工作方式和应用领域不同，红外热成像技术可以分为以下几种类型。

1. 主动式红外热成像技术主动式红外热成像技术是通过激励器来产生红外线辐射以供检测的技术。

常见的主动式红外热成像技术有激光探测器、偏置探测器和光纤传感器等。

2. 被动式红外热成像技术被动式红外热成像技术是依靠被检测物体的红外线辐射来进行测量的技术。

常见的被动式红外热成像技术有基于微波红外成像仪、红外线放射成像仪和红外线热像仪等。

3. 红外热成像技术的应用领域红外热成像技术具有大范围、非接触、高精度等优点，因此被广泛应用于以下领域。

（1）工业制造中的检测应用在工业制造中，红外热成像技术可以用于检测工艺中产生的温度变化来了解设备运行是否正常，及时预防它产生异常状况。

比如，利用红外热成像技术对汽车轮胎进行检测，可以检测到轮胎胎面与路面接触部位是否存在磨损、裂缝、脱胎等异常情况。

（2）建筑工程中的应用红外热成像技术可以用于建筑工程中的能耗分析和建筑物检测。

通过测量建筑物表面温度分布，可以判断建筑物的保温效果，有助于建筑物节能和减排。

除此之外，将红外热成像技术应用于建筑缺陷探测，也可以提高建筑物的安全性和可靠性。

基于红外热成像的温度场测量关键技术研究

基于红外热成像的温度场测量关键技术探究摘要红外热成像技术是一种非接触、实时测温的方法，具有广泛的应用前景。

本文基于红外热成像技术，对温度场测量关键技术进行了探究。

起首，介绍了红外热成像技术的原理，并对其在温度场测量中的应用进行了总结。

然后，详尽探讨了红外热像仪的校准和温度测量精度影响因素，并提出了提高测量精度的方法。

接着，针对红外热成像技术中常见的问题，包括温度场中的干扰因素、辐射率不确定性等，提出了相应的解决方案。

最后，通过试验验证了所提出的方法的有效性，并展望了红外热成像技术在温度场测量中的将来进步方向。

关键词：红外热成像；温度场测量；校准；测量精度；干扰因素1.引言红外热成像技术以其非接触、实时测温的特点，成为工业、医学等领域中广泛应用的一种测温方法。

与传统的接触式测温方法相比，红外热成像技术无需接触被测物体，防止了传感器与被测物体之间的热交换，从而减小了测量误差。

本文将针对该技术在温度场测量中的关键技术进行深度探究，旨在提高温度场测量的精度和可靠性。

2.红外热成像技术原理及应用红外热成像技术是利用物体表面发射的红外辐射能，结合红外探测器将其转化为电信号，再经过信号处理与图像重建，最终形成热成像图像。

红外热成像技术在温度场测量中的应用包括表面温度场监测、热工过程分析、热辐射计量等。

3.红外热像仪校准与测量精度影响因素红外热成像技术的准确度受到红外热像仪的校准和测量精度影响。

在校准方面，需要对红外热像仪的系统参数进行准确标定，包括温度灰度干系、非匀称性、应对时间等。

而测量精度受多种因素影响，如环境温度、距离、视场角、被测物体特性等。

针对这些影响因素，本文将提出相应的校准方法和测量精度改进技术，以提高红外热成像技术在温度场测量中的精度和可靠性。

4.红外热成像技术中常见问题及解决方案在红外热成像技术应用中，屡屡会遇到温度场中的干扰因素，如背景辐射、反射、传导等。

这些因素会导致测量误差，降低测量精度。

红外辐射测温的影响因素及误差分析

工业技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald50DOI：10.16660/ki.1674-098X.2004-1021-3144红外辐射测温的影响因素及误差分析①刘培徐标(广东省计量科学研究院广东广州 510405)摘要：随着科技水平的迅速发展，红外测温技术在疫情防控、产品质量控制和监测、设备在线故障诊断和安全保护以及节约能源等方面发挥着越来越大的作用，尤其在2019新冠肺炎抗疫中发挥了鉴别患者、阻断病毒传播的关键作用。

同时随着我国工业升级，红外测温技术在我国将扮演着越来越重要的角色，为我国的现代化和节能减排保驾护航。

关键词：红外辐射测温发射率误差中图分类号：TG333文献标识码：A文章编号：1674-098X(2020)07(c)-0050-03Influence Factors and Error Analysis of Infrared RadiationTemperature MeasurementLIU Pei XU Biao(Guangdong Institute of Metrology, Guangzhou, Guangdong Province，510405 China)Abstract: With the rapid development of science and technology, infrared temperature measurement technology plays an increasingly important role in epidemic prevention and control, product quality control and monitoring, on-line fault diagnosis and safety protection of equipment, and energy saving, especially in 2019COVID-19, which plays a key role in identifying patients and blocking virus transmission. Meanwhile, with China's industrial upgrading, infrared temperature measurement technology will play an increasingly important role in China, escorting China's modernization, energy conservation and emission reduction.Key Words: Infrared radiation; Temperature measurement; Emission rate; Error①课题来源：《基于微流体无序混合原理的低温黑体辐射源的研发》（项目编号：2019ZJ01）。

热成像温度误差

热成像温度误差热成像技术是一种通过红外热像传感器来检测和测量物体表面温度的非接触式测量方法。

然而，由于各种因素的影响，热成像仪在测量过程中可能存在一定的温度误差。

本文将探讨热成像温度误差的原因和影响，并提出一些减小误差的方法。

热成像温度误差的产生主要是由于以下几个方面的因素。

首先，环境温度对测量结果的影响是不可忽视的。

由于热成像仪是通过探测物体表面的红外辐射来得到温度信息的，而环境温度会对红外辐射的传播和接收产生干扰，从而影响测量结果的准确性。

其次，热成像仪的本身特性也会导致温度误差的产生。

比如，热成像仪的探测器灵敏度不同，对不同波长的红外辐射的响应程度也不同，这些因素都会对测量结果产生一定的影响。

此外，热成像仪的校准不准确、测量距离不一致等问题也会导致温度误差的出现。

热成像温度误差对于一些特定的应用场景来说可能会带来较大的影响。

比如，在医学领域中，热成像技术被广泛应用于体温检测、疾病诊断等方面。

如果热成像仪的温度误差较大，就可能导致测量结果的不准确，从而影响医生对患者的判断和诊断。

同样，在工业生产领域中，热成像技术也被用于检测设备的工作状态和故障诊断等方面。

如果热成像仪的温度误差较大，就可能导致对设备状态的判断错误，进而影响生产效率和安全。

为了减小热成像温度误差，可以采取一些措施。

首先，可以通过在测量前对热成像仪进行校准来提高测量的准确性。

校准的目的是通过与标准温度源的对比，确定热成像仪的测量误差，并进行相应的修正。

其次，要注意环境温度对测量结果的影响。

可以通过控制测试环境的温度和湿度等因素，减小环境对测量结果的干扰。

此外，在实际测量中，还可以采用多点测量的方法，通过对物体不同位置的测量数据进行综合分析，来提高测量结果的准确性。

除了以上的方法，还可以结合其他技术手段来减小热成像温度误差。

比如，可以结合图像处理和模式识别等技术，对热成像图像进行进一步的分析和处理，提取出更准确的温度信息。

此外，还可以结合其他传感器技术，如接触式温度传感器等，来进行多传感器融合，从而提高测量的准确性。

红外线测温技术的原理和应用

红外线测温技术的原理和应用红外线测温技术是一种非接触式温度测量方法，广泛应用于工业、医疗、消防等领域。

它通过检测物体发射的红外辐射能量来测量物体的表面温度。

本文将详细介绍红外线测温技术的原理和应用。

一、红外线测温技术的原理红外线（IR）是在电磁波谱中紧邻可见光的一个频段，其波长范围为0.75μm-1000μm（微米）。

红外线的特点是能够通过大气层，并且被热物体发射。

红外线测温技术基于物体的发射与吸收红外辐射的原理来进行测量。

红外线测温技术的原理可以归结为以下几个关键步骤：1.热能发射：所有物体都会发射红外辐射能量，其强度与物体的温度成正比。

温度越高，物体发射的红外辐射能量越大。

2.红外辐射接收：测温设备（红外测温仪或红外相机）通过感应元件接收物体发射的红外辐射能量。

3.信号处理：测温设备将接收到的红外辐射能量转换成电信号，并进行滤波、放大等处理。

4.温度计算：通过校准和算法，将接收到的电信号转换为与物体表面温度对应的数值。

5.显示或记录：获得物体的表面温度数值后，可以通过显示屏或记录设备显示或记录下来。

二、红外线测温技术的应用红外线测温技术具有非接触、快速、准确等优点，因此在许多领域得到了广泛的应用。

1.工业领域在工业生产中，红外线测温技术可以用于监测和控制物体的温度。

例如，可以用于炉温监测、电子元件的温度检测、冶金工艺中的温度控制等。

红外线测温技术可以实时地检测物体的温度变化，帮助提高生产效率和质量。

2.电力行业红外线测温技术在电力行业的应用主要包括电力设备的温度检测和故障诊断。

通过对输电线路、变压器、开关设备等的温度进行监测，可以早期发现潜在的故障并采取相应的措施，预防事故的发生，保障电力系统的安全运行。

3.医疗和健康 care红外线测温技术在医疗和健康 care 领域的应用日益广泛。

例如，在医院中，可以使用红外测温仪快速测量人体表面的温度，尤其是在流行病期间，可以实现快速筛查和诊断。

此外，红外线测温技术也可用于测量食品、水源等的温度，以确保食品安全和水质安全。

红外热像仪的使用方法和技巧及工作原理

红外热像仪的使用方法和技巧及工作原理红外热像仪的使用方法和技巧通俗地讲热像仪就是将物体发出的不可见红外能量变化为可见的热图像。

热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。

一、红外热像仪的使用注意事项：1、确定测温范围：测温范围是热像仪比较紧要的一个性能指标。

每种型号的热像仪都有本身特定的测温范围。

因此，用户的被测温度范围确定要考虑精准、全面，既不要过窄，也不要过宽。

依据黑体辐射定律，在光谱的短波段由温度引起的辐射能量的变化将超过由发射率误差所引起的辐射能量的变化，因此，用户只需要购买在本身测量温度内的红外热像仪。

2、确定目标尺寸：红外热像仪依据原理可分为单色测温仪和双色测温仪（辐射比色测温仪）。

对于单色测温仪，在进行测温时，被测目标面积应充分热像仪视场。

建议被测目标尺寸超过视场大小的50%为好。

假如目标尺寸小于视场，背景辐射能量就会进入热像仪的视声符支干扰测温读数，造成误差。

相反，假如目标大于热像仪的视场，热像仪就不会受到测量区域外面的背景影响。

3、确定光学辨别率（距离系灵敏）：光学辨别率由D与S之比确定，是热像仪到目标之间的距离D 与测量光斑直径S之比。

假如测温仪由于环境条件限制必需安装在阔别目标之处，而又要测量小的目标，就应选择高光学辨别率的热像仪。

光学辨别率越高，即增大D：S比值，热像仪的成本也越高。

确定波长范围：目标材料的发射率和表面特性决议热像仪的光谱响应或波长。

对于高反射率合金材料，有低的或变化的发射率。

在高温区，测量金属材料的较好波长是近红外，可选用0.18—1.0μm波长。

其他温区可选用1.6μm、2.2μm和3.9μm波长。

由于有些材料在确定波长是透亮的，红外能量会穿透这些材料，对这种材料应选择特别的波长。

如测量玻璃内部温度选用 1.0μm、2.2μm和3.9μm（被测玻璃要很厚，否则会透过）波长；测量玻璃内部温度选用5.0μm波长；测低温区选用8—14μm波长为宜；再如测量聚乙烯塑料薄膜选用3.43μm波长，聚酯类选用4.3μm或7.9μm波长。

红外热成像仪的原理

红外热成像仪的原理1.红外热成像技术红外成像技术作为一门新技术，在电力设备运行状态检测中有着无比的优越性。

红外成像是以设备的热状态分布为依据对设备运行状态良好与否进行诊断，它具有不停运、不接触、远距离、快速、直观地对设备的热状态进行成像。

由于设备的热像图是设备运行状态下热状态及其温度分布的真实描写，而电力设备在运行状态下的热分布正常与否是判断设备状态良好与否的一个重要特征。

因此采用红外成像技术可以通过对设备热像图的分析来诊断设备的状态及其隐患缺陷。

2.什么是红外热像图一般我们人眼能够感受到的可见光波长为：0.38—0.78微米。

通常我们将比0.78微米长的电磁波，称为红外线。

自然界中，一切物体都会辐射红外线，因此利用探测器测定目标本身和背景之间的红外线差，可以得到不同的红外图像，称为热图像。

同一目标的热图像和可见光图像是不同，它不是人眼所能看到的可见光图像，而是目标表面温度分布图像，或者说，红外热图像是人眼不能直接看到目标的表面温度分布，变成人眼可以看到的代表目标表面温度分布的热图像。

3.红外热像仪的原理热像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。

红外热像仪的非接触式测温方式，能够在不影响轧辊工作的同时测量其实时温度，并随时采取降温措施。

红外热像仪的原理4.红外热成像的特点自然界所有温度在绝对零度（-273℃）以上的物体，都会发出红外线，红外线（或称热辐射）是自然界中存在最为广泛的辐射。

大气、烟云等吸收可见光和近红外线，但是对3~5微米和8~14微米的红外线却是透明的。

因此，这两个波段被称为红外线的“大气窗口”。

我们利用这两个窗口，可以在完全无光的夜晚，或是在烟云密布的恶劣环境，能够清晰地观察到前方的情况。

5.在线式红外热像仪采用红外热成像技术，探测目标物体的红外辐射，并通过光电转换、信号处理等手段，将目标物体的温度分布图像转换成视频图像的设备，我们称为红外热像仪。

红外体温计校准的误差分析

红外体温计校准的误差分析引言红外体温计是一种常用于测量人体温度的非接触式仪器。

在使用过程中，准确的温度测量是非常重要的，而校准就是确保仪器输出准确温度的一种方法。

本文将分析红外体温计校准中存在的误差，并提供解决方案。

误差来源红外体温计校准的误差可以从以下几个方面产生：1. 环境温度影响红外体温计的测量结果可能受到环境温度的影响。

如果环境温度与人体体温相差较大，仪器的测量结果就可能存在误差。

因此，在进行校准时，应确保环境温度与标准温度接近，以减小误差的影响。

2. 距离误差红外体温计的测量是通过测量红外辐射来进行的。

在测量过程中，红外体温计与被测对象之间的距离可能对测量结果产生影响。

较远的距离可能导致测量结果偏低，而较近的距离可能导致测量结果偏高。

因此，在校准过程中，应控制好红外体温计与被测对象之间的距离，以提高测量的准确性。

3. 使用不当红外体温计的使用不当也可能引起误差。

例如，不正确的操作步骤、未正确对准被测对象的额头等。

因此，在校准过程中，应提供明确的使用说明，并培训使用人员正确操作仪器，以减小误差的发生。

解决方案针对上述误差来源，可以采取以下解决方案来改善红外体温计校准的准确性：1. 控制环境温度：在校准过程中，可以将仪器放置在标准温度的环境中，并等待一定时间，以确保仪器的温度与环境温度接近。

这样可以降低环境温度对测量结果的影响。

2. 控制测量距离：在校准过程中，应按照仪器的使用说明，将红外体温计与被测对象正确对准，并确保距离在合适的范围内。

这样可以减小距离误差对测量结果的影响。

3. 提供明确的使用说明：在仪器的说明书或使用手册中，应详细说明正确的使用步骤，并强调操作的重要性。

此外，还应进行培训，确保使用人员了解正确操作方法，并能正确使用仪器进行测量。

结论红外体温计校准的误差来源主要包括环境温度影响、距离误差和使用不当。

通过控制环境温度、测量距离，并提供明确的使用说明，可以改善红外体温计校准的准确性。

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误差分析
发射率、
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文章编号：００— ２２２１）００１０１０７０（００６— ０１— ５
中图分类号：Ｂ４Ｔ９１
文献标识码：Ａ
基于双响应波段工作的红外热像仪测温原理
与误差分析
张波吕事桂
海武３０３（．军装备部，同０７３；．军工程大学，汉４０３）１海大３０６２
摘要为了提高红外热像仪测温的准确性，根据红外辐射理论，从红外热像仪的测温原理出发，分析了基
于双响应工作波段的热像仪的测温原理，出了目标物体的发射率、得物体温度计算公式以及相应误差的估算公式，分析了各影响因素对热像仪测量准确度的影响，提供了一种目标物体发射率的测定方法，对利用红外热像仪准确测量内燃机等热能机械表面温度具有重要的意义。
ｂｎｄｓａａｙｅｓｄｏｈｅｔｅｒｆｉｆａｅａａｉｎａｆｔｅｉｆａｅｈｒｇａｈｎｏｄｒｔａｓｉｎｌｓｄｂａｅｎｔｈｏｙｏｎｒｄｒｄｉｔｏｎｄｏｈｎｒｄｔｅｍｏｒｐｙｉｒｅｏｒｒ
应用领域对红外测温提出了更高的要求。目前，国内外针对红外测温进行了相关的理论研究与应用设
计，提高红外热像仪的测温准确度有重要意义。对文献［］出了一种可同时测量近室温目标温度和１给
光谱发射率的中红外多波长辐射温度计的光学系统
及电气系统设计；献［］用反射温度补偿法对文２采
射能量来得到其热像图，而发展为各种红外技术。进红外技术的实质是温度测量，温度测量的准确性限制了其应用范围，别是一些需要高测温准确度的特
ｉｒｖｅａｃｒｃｆｈｅｍａｉｆｒｄｉｇｒｈｂｅｔｍｓｉｔ，ｔｅａｒａｕａｉｒｍｐｏｅｔｃｕａｙｏｅｔｒｌｎａｅｈｔｈｒｍａｅ．Ｔｅｏｊｃｅｉｖｙｅｒｔｅｃｌｌｔｎｆ — ｓｉｍｐｕｃｏｏ
２１００年１２月第３０卷第６期
宇航计测技术
ＪｕｎｌｏｔｏａｔｃＭｅｒｌｇｎａｕｅｎｔｏｒａｆＡｓｒｎｕｉｔｏｏｙａｄＭｅｓｒｍｅ
Ｄｅｃ．，０１２０
Ｖ０．０．．１ｌ３Ｎｏ６
ｇｒｍｅｓｒｍｎｒａａｓｄａｄａｏｏｅｍａｕｅｅｔｔｏｆｂｅｔｍｉｉｉｕｐｉｄａｄｉＳｅａｕｅｅｔｅｎｌｅｎｌｎｅｓｒｍｎｍｅｄｏｊｃｅｓｖｙｉｓｐｌ，ｎ ’ ａｙｓｈｏｓｔｓｅｔ
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１引言
红外热像仪是利用接收到的被测物体表面辐