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非平表面的红外热像测温修正方法研究

付万超 范春利 杨立

付万超, 范春利, 杨立. 非平表面的红外热像测温修正方法研究[J]. 红外技术, 2021, 43(2): 179-185.
引用本文: 付万超, 范春利, 杨立. 非平表面的红外热像测温修正方法研究[J]. 红外技术, 2021, 43(2): 179-185.
FU Wanchao, FAN Chunli, YANG Li. Compensation Method for Temperature Distribution Measured by Infrared Thermography for Non-flat Surfaces[J]. Infrared Technology , 2021, 43(2): 179-185.
Citation: FU Wanchao, FAN Chunli, YANG Li. Compensation Method for Temperature Distribution Measured by Infrared Thermography for Non-flat Surfaces[J]. Infrared Technology , 2021, 43(2): 179-185.

非平表面的红外热像测温修正方法研究

基金项目: 

国家自然科学基金项目 51479203

详细信息
    作者简介:

    付万超(1996-),男,硕士生,主要从事红外无损检测和传热反问题等方面的研究。E-mail:1009202412@qq.com

    通讯作者:

    范春利(1978-),男,副教授,主要从事红外无损检测和传热反问题等方面的研究。E-mail:chlfan@163.com

  • 中图分类号: TK31

Compensation Method for Temperature Distribution Measured by Infrared Thermography for Non-flat Surfaces

  • 摘要: 利用红外热像仪测温需先设定被测表面的法向发射率,该发射率通常为定值。而当热像仪处于被测点的天顶角大于50°的位置范围时,由于被测点定向发射率的变化,必造成这些点的测温误差。对于非平表面,这样的点大量存在。因此,必须对其测温结果进行修正。本文针对使用单目红外热像仪测量非平表面温度时由于各点定向发射率的变化引起的测量误差进行研究,并依据物体表面定量发射率的变化规律,给出了测量点的温度修正系数。同时,通过点云三维建模,利用热像仪的几何成像原理推导出红外热像图与实际被测表面中点与点的对应关系,给出了通过红外热像仪测量非平表面的温度分布的误差修正方法。实验证明了该方法的有效性。
  • 图  1  热像仪机位与其对应的天顶角

    Figure  1.  Position of thermal imager and corresponding zenith angle

    图  2  定向发射率随天顶角的变化

    Figure  2.  Variation of direction emissivity with zenith angle

    图  3  温度修正系数随天顶角的变化

    Figure  3.  Temperature correction factors vs. zenith angles

    图  4  某锅炉点云坐标与法向量示例

    Figure  4.  Point cloud coordinates and normal vectors

    图  5  锅炉的红外热像仪可视点

    Figure  5.  Visible points of boiler for the infrared imager

    图  6  不同温度修正系数对应的被测点所占总被测点的比例

    Figure  6.  Percentage of points with different temperature correction coefficients

    图  7  温度修正流程图

    Figure  7.  Flow chart of temperature compensation

    图  8  热像仪机位

    Figure  8.  Position of thermal imager

    图  9  红外热像图与温度截线

    Figure  9.  Infrared thermal image and temperature crossing line

    图  10  红外热像仪的标定

    Figure  10.  Calibration of infrared thermal imager

    图  11  热像仪与被测表面的位置关系

    Figure  11.  Positions of thermal imager and measured surface

    图  12  修正系数分布

    Figure  12.  Correct factors distribution

    图  13  截线上各点的修正系数

    Figure  13.  Correction factors of points in cross-line

    图  14  截线上温度分布修正前和修正后的对比

    Figure  14.  Comparison of temperature distributions before and after correction of points in the cross-line

    表  1  材料各波段复折射率

    Table  1.   Complex refractive indexes of the materials in each wave bands

    Al Brass PS PE
    band/μm 3-5 8-13 3-5 8-13 3-13 3-13
    n 6.62 23.19 4.77 17.21 1.57 1.52
    k 37.77 85.04 23.73 51.85 0 0
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-07-29
  • 修回日期:  2020-08-20
  • 刊出日期:  2021-02-20

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