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《燕山大学》 2017年
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红外热像仪测温精度的研究

陈一明  
【摘要】:自然界中一切物理变化与化学反应都与温度有关。在军事、现代化工农业生产、生活中温度的测量显得尤为重要。由于红外测温不用与被测物体接触,使得红外测温范围广,应用领域越来越多。然而,红外测温精度却难以达到令人满意的程度,使红外测温方法的发展受到了一定的限制。所以,如何提高红外测温技术的测温精度是国内外学者一直在努力的方向,也是一件十分有意义的课题。本文以非制冷红外热像仪为研究目标,在国内外已有的研究成果的基础上,对影响红外热像仪测温精度的内在因素与外界环境因素进行了详细分析,并针对各影响因素提出了相应的提高测温精度的办法。具体内容如下:首先,介绍了红外热像仪的组成结构、测温原理及辐射测温基础。针对非制冷型红外热像仪自身辐射对测温精度影响的问题,提出了基于电压补偿消除该影响的方法。由采集到的标准黑体的红外数据,通过推导红外图像灰度值与黑体温度、环境温度、红外热像仪温度改变量的关系,建立了降低红外热像仪自身辐射影响的模型,并对该模型进行了求解。其次,从不同角度分析了测量距离对红外热像仪测温精度的影响,分别分析了红外热像仪的瞬时视场角、被测物体温度与环境背景温度对比度、大气透过率等三方面对红外热像仪测温精度造成影响的原理,提出了同时减少这三方面影响的方法,得到了理论测温公式。再次,通过对已成熟的红外测温公式进行微分,分析出大气透射率是影响红外热像仪测温精度又一不可忽视的影响因素。根据空气中主要空气组成成分,确定了三种影响大气透射率的主要因素。其次,针对水蒸气和二氧化碳的吸收作用、大气分子和气溶胶等悬浮微粒的散射,雨雪气象条件造成的衰减等因素对大气透射率的影响建立了海平面水平传输测量物体的红外热像仪大气测温模型,得到了计算大气透射率的理论公式。最后,为了验证以上三章所建立的模型或公式进行了实验验证。通过实验证明了本文所提方法的正确性与可行性。
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN21

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