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红外热像仪的标定及偏差阐发
揭晓工夫:2009-11-6  信息滥觞:本公司   浏览次数:10733

红外热像仪的标定及偏差阐发(玄哲浩 贾志海 崔淑琴)
弁言
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  用红外热像仪精确丈量物体外表的温度场散布不只遭到本身参数(灵敏度、发射率)设定准确与否和外界情况形态(如情况中水蒸气、二氧化碳及微粒粉尘含量巨细,目的间隔的远近等)身分的影响,还要遭到探测器机能退化、数据及图象处置体系电子元件的老化、制冷器机能及制冷介质纯度等身分的影响。上述诸多身分中,参数设定和情况形态能够报酬掌握和调理,但仪器自己构造老化惹起的测量误差很难掌握。因而,按期标定热像仪是精确丈量的根本包管。本文引见了用高精度黑体炉对TVs一2000型热像仪停止标定和对标定数据处理的办法,给出拟合曲线及偏差曲线,并就标定中发生的偏差停止了阐发。 1 标定办法及数据处理标定中,黑体炉工作温度设定为30℃、50℃、90℃、120℃、150℃、200℃ 、300℃、400℃,间隔设定为70 cm、110 cm、150 cm、230 cm、310 cm,黑体炉视为绝对黑体。用上述办法对热像仪的一倍镜头标定后,操纵线性回归法对标定数据停止处置。 1.1 统一间隔、差别温度的丈量用一元线性回归对统一间隔、差别温度丈量数据停止拟合,拟合曲线见图1,相对误差见图2。表1中序号1~5别离对应差别间隔(70~310 cm)下的拟合曲线。设拟合方程为y=a+bx,y为热像仪的丈量值, 为黑体炉的显现值;偏差曲线

                  

    方程为y’ = +nx,y’为测量误差。c代表相关系数,S代表标准差。操纵一元线性回归对丈量数据停止拟合的成果如表1。
    图1表白,5个间隔的标定数据都能用直线很好地拟合,并且5条拟合曲线的斜率b都十分靠近1,这阐明对一倍镜头来讲,丈量精度是很高的,而且标定间隔对丈量的影响不大。但也应看到,热像仪一倍镜头在统一间隔、差别温度的拟合直线的斜率有减小的趋向,即跟着标定间隔的增大,丈量的绝对误差响应增大,但相对误差根本稳定。图2表白,在高温范畴(小于1O0℃)内热像仪的相对误差比较大,到达4 %。在较高温度(大于1O0℃)时,相对误差小于2% ,并且相对误差随间隔 的增大有增长的趋向。因而,TVS一2000型红外热像仪适合于较高温度的丈量,这和该热像仪的事情波长较短(3~5.4µm)是相符合的。 

    经由过程回归结果查验表白,当a一0.05时,所有曲线的拟合成果都是明显的。
    1.2 统一温度、差别间隔的温度标定统一温度、差别间隔(7O cm、110 cm、150 cm、230 cm、310 cm)的温度丈量数据拟合曲线如图3、图4所示(图中序号1~8为差别温度,与表2相对应)

                       

     从图4可见,在较低温度(小于100 C)时,随标定间隔的增大,相对误差增大较快;当标定温度较高(大于100 C)时,随标定间隔增大,相对误差增加较慢。故该镜头对较高温度的丈量更精确。
     表2中序号1~ 8别离对应差别温度(30~400℃)下的拟合曲线,方程设为Y=A+BX,X 为标定间隔,y为热像仪丈量温度;偏差拟合曲线的方程设为Y’=M+NX,Y’为热像仪测量误差。
     从标定数据的拟合曲线看出,数据的线性度是比力好的。用一元线性回归获得表2所示的回归数据,不难看出,该组直线的斜率十分小,险些靠近于zero,在二维坐标图上近似为平行于 轴的直线。

  

 结论

 

(1)经由过程对一倍镜头的标定表白,该镜头在图线上能很好的满意线性干系。 
(2)跟着标定间隔和标定温度的增大,丈量的相对误差和绝对误差都有差别水平的增大。 
(3)该镜头的最好丈量间隔在1.5 m 之内,这段间隔内丈量的绝对误差和相对误差都比较小。 
(4)TVS一2000型红外热像仪的探测波长为3~5.4 m,常温时其分辨率比力低,天生的热图象也比力恍惚,不容易分辨温度场散布。对一倍镜头来讲,最好丈量温度应大于100℃。

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