An empirical method for improving accuracy of human eye temperature measured by uncooled infrared thermal imager

In order to reduce the temperature measurement error with the uncooled infrared thermal imager, experiments were conducted to evaluate the effects of environment temperature and measurement distance on the measurement error of human eye temperature. First, the forehead temperature was used as an intermediate variable to obtain the actual temperature of human eyes. Then, the effects of environment temperature and measurement distance on the temperature measurement were separately analyzed. Finally, an empirical model was established to correlate actual eye temperature with the measured temperature, environment temperature, and measurement distance. To verify the formula, three different environment temperatures were tested at different distances. The measurement errors were substantially reduced using the empirical model for temperature correction. The results show that this method can effectively improve the accuracy of temperature measurement using the infrared thermal imager.

18CrNiMo7-6钢发射率值标定及外圆磨削温度研究

为研究齿轮钢外圆横向磨削过程中工件温度受加工参数变化的影响,以18CrNiMo7-6齿轮钢作为工件材料,CBN砂轮作为磨具进行试验,使用红外热像仪对磨削过程温度进行检测。提出一种增设气幕装置的热辐射发射率值标定方案,通过气幕生成的高速气流减缓外界空气进入加热炉,防止标定过程中试样被氧化,保证高温条件下标定得到的发射率值的准确度;依据检测结果,分析工件转速v_(w)、工件每转的磨削深度f_(a)、砂轮磨粒粒度d_(g)、砂轮直径d_(s)和磨削宽度b对温度的影响。结果表明:f_(a)对温度变化影响最显著。通过拟合得到磨削温度与试验参数间的经验公式,其误差为9.27%。将磨削温度的试验测量结果与运用移动热源理论、瑞利分布模型和干式磨削热分配比模型进行理论推导的结果作对比,偏差为8.51%。

一种基于传感器MLX90640的红外热成像仪设计方案

通过实验法,以传感器MLX90640和单片机GD32F103为内核,搭配ILI9341显示屏,设计一款非接触式快速测温便携式的红外热成像仪器。仪器通过IIC接口实现单片机与传感器的数据交换,并将获取的红外测温温度值进行灰度转化与RGB565编码转化,最终以图像的形式显示在TFT-LCD上。如果设备检测到中心点温度高于设定阈值时可触发仪器报警,蓝牙通信模块发送异常信息到手机终端。方案证明了传感器MLX90640在红外热成像技术上的应用,在应对大流量的人员密集时具有较好的快速测温能力,且能够较精确地对当前环境进行测温监控,满足侦测隐藏式电子产品的需求。

光子晶体薄膜可见光-红外光谱设计及其辐射特性分析

为分析光子晶体薄膜可见光、红外光谱与红外辐射关联特性,设计了可见光反射率不同、红外发射率相同的3种Ge/ZnS体系光子晶体薄膜。通过红外辐射特性仿真,讨论了3种薄膜分别处于真空环境和大气环境中太阳光照对薄膜红外辐射特性的影响规律。仿真结果表明,在存在太阳光照的前提下,可见光反射率不同会导致3种薄膜表面温度出现差异;对于红外辐射而言,针对3~5μm波段,高反射表面处于低温状态下会反射太阳辐射,对红外低可探测造成负面影响;针对8~14μm波段,当红外发射率足够低时,3种薄膜的红外辐射出射度较为接近。制备的样品反射光谱、长波红外热像测试结果表现出与仿真的一致性,验证了3种薄膜的红外低可探测效果。研究结果有助于认知光子晶体薄膜的可见光、红外光谱及其红外辐射关联特性,并为兼容雷达波的可见光、红外低可探测材料光谱设计和应用方案提供参考。

非制冷红外热成像测温关键技术研究

非制冷红外热成像测温过程受环境温度、测温距离和大气湿度等诸多因素影响,因此在复杂环境中实现高精度测温颇具挑战。为了满足复杂环境中精确测温的需求,分析并研究了非制冷红外热成像测温误差的主要影响因素和关键补偿技术。首先,针对非制冷红外探测器输出辐射温度易受环境影响的问题,设计了基于粒子群算法优化反向传播神经网络的非制冷红外探测器辐射温度预测算法,实现了不同工作温度下辐射温度的精确预测;其次,针对测温过程中的红外辐射大气衰减现象,设计了基于大气传输软件的近地红外辐射大气透射率计算方法,实现了大气透射率的准确、快速、便捷计算;最后,整合关键误差补偿技术形成了完整的非制冷红外热成像测温方法,并实验验证了以上关键技术对于提高红外测温精度和环境适应性的有效性。

基于红外测温的模块化多电平换流器故障自动化诊断技术

模块化下多电平换流器各个模块之间持续不间断运行,容易产生过热故障,以人工为主的过热故障检测存在明显弊端。以红外测温为技术支持,提出一种针对该故障的自动化诊断方法。通过对模块化的多电平换流器故障与温度之间的关联进行分析;使用红外热像仪按周期采集温度图像,通过分析图像中的温度异常和变化模式,结合红外测温算法与关联性分析结果,不同类型的过热故障通常会导致热点或温度异常现象的出现,对这些异常现象进行观察和分析,可以准确判断是否存在故障,并进一步确定故障的具体类型。经实例检验,该项技术能够准确诊断出换流器常见故障类型,检出指数与隔离指数高达0.971和0.953,且诊断用时短,仅需77.94 ms,具有优异的诊断准确度和高水平的诊断效率。

红外热像法发射率校正及电学法温度补偿方法

主要对提升半导体分立器件红外热像法结温测量精度,及其与电学法温度补偿技术进行研究,从而实现电学法与红外热像法两者在结温方面的互通性。根据器件材料在不同温度下有不同发射率的理论基础,结合试验研究器件高结温发射率校正技术提升红外热像法结温测试精度,在此基础上理论与试验分析红外热像法与电学法的温度补偿方法,实现只进行红外热像法与电学法中的一种方法就可获得另一种方法的结温。

基于多光谱成像技术的火焰温度及辐射率分布测量方法研究

火焰燃烧参数能直接反映火焰燃烧状态,并对燃烧过程进行诊断、预测和优化。火焰温度及辐射率是燃烧状态的重要表征参数,火焰温度及辐射率的准确测量对于建立燃烧模型、优化燃烧过程和控制污染物排放有着非常重要的意义。随着数字图像技术与光谱学的发展,多光谱成像技术逐步应用于火焰燃烧温度及辐射率测量。针对光谱仪空间分辨率低和RGB彩色相机光谱分辨率低的问题,多光谱成像技术能获得兼顾空间分辨率及光谱分辨率的火焰光谱图像,实现火焰温度及辐射率分布测量,具有高时空分辨率、响应快速及测温范围宽等优点。因此,提出了基于多光谱成像技术的火焰温度及辐射率测量方法,搭建标准高温黑体辐射实验测量系统,对多光谱相机665~960 nm波段开展高温黑体辐射响应系数标定实验,获得多光谱相机25波段光谱响应标定系数,通过四阶多项式拟合建立多光谱相机各波段下仪器响应值与理论辐射强度之间的关系,并开展多光谱成像技术测量验证实验,结果显示温度与辐射率测量的相对偏差分别小于1%与4%。在此基础上,以蜡烛火焰为研究对象,建立了火焰多光谱成像测量系统,获得了蜡烛火焰多光谱辐射图像,基于普朗克辐射定律参数拟合方法,实现了蜡烛火焰温度与辐射率分布测量。测量结果表明:火焰竖直平面上火焰中心区温度及辐射率均高于火焰上部和底部;蜡烛火焰温度测量结果范围约为1350~2050 K,火焰中心区最高温度约为2050 K;蜡烛火焰辐射率测量结果范围约为0.04~0.36,火焰中心区最高辐射率为0.36。测量结果与蜡烛火焰燃烧过程及辐射特性分布规律一致。

基于热辐射原理的红外热像仪适用标准研究

目的现有的GB/T 19146-2010《红外人体表面温度快速筛检仪》和GB/T 19665-2005《电子红外成像人体表面测温仪通用规范》2个相关国家标准在性能要求上差异明显,但适用范围和定义上区分度不高,导致部分红外热像仪生产企业采标不当,直接影响了该类产品的临床使用效果,本文为促进企业正确采标,对2个标准进行相关分析。方法本文从红外热像仪的基本原理出发,对比了GB/T 19146-2010和GB/T 19665-2005这2个标准间存在的异同。结果结果表明,2个标准基于不同的临床用途,其撰写思路和侧重点不同,主要表现在实验室误差和测温一致性方面的不同要求。结论通过对不同产品的性能测试结果进行分析,对标准的适用范围进行了明确区分,给相关生产企业提供合理的采标建议,也为监管部门提供必要的参考。

计量量子化、数字化变革下的国内外计量技术发展趋势

美欧发达国家高度重视计量技术发展,将量子、数智等前瞻性、基础性计量技术纳入国家发展战略,抢占科技制高点。近年来,中国在原子频标、冷原子重力计等计量领域取得了突破,已进入国际计量先进国家行列。随着国际计量的量子化、数字化变革,计量不断加速向量子化演进、量传方式逐渐向数智化转型、计量保障技术更加向实战化发展趋势凸显。通过搜集、整理国内外大量计量量子化、数智化和实战化等相关技术文献资料,归纳并分析了计量技术发展趋势,可为计量测试技术发展提供借鉴。

裂隙岩体多元技术下单轴压缩试验破坏规律

为了探究裂隙岩体的变形破坏规律,对预制裂隙岩体试件进行了单轴压缩破坏试验,并结合数字图像相关技术(DIC)、红外辐射测温技术(IRT)和声发射技术(AE)实时无损地监测试件在破坏过程中应变场、红外辐射温度场和声发射振铃次数的变化规律。结果表示:应变场演化分布、红外辐射温度场变化和声发射累计振铃次数与试件预制裂隙延伸扩展密切相关;构造多元信息函数S_x,根据其的驻点和拐点将试件破坏阶段进行划分为四个阶段:稳定阶段(0~28s)、发展阶段(28~80s)、破坏阶段(80~96s)、峰后阶段(96~116s)。

红外热成像测温技术及其应用

简要介绍了红外热成像温度测量技术的工作原理和普通红外热像仪的基本组成 ,以及利用红外热像仪进行温度测量的一些应用实例和使用过程中的一些经验。

用红外热成像技术精确测定物体发射率

根据红外探测器对物体辐射的输出响应，从实际测量的角度提出了物体发射率的一般性定义，分析了红外热成像技术进行精确测量的条件，导出了物体温度Ｔｏｂｊ、环境温度Ｔｓｕｒ、物体发射率ηｏ和测量精度ｅ之间的关系，并建立了一套用红外热成像技术精确测定ηｏ的方法。

红外热像仪精确测温技术

为实现红外热像仪对温度的精确测量，根据热辐射理论和红外热像仪的测温原理，推导了计算被测物体表面真实温度的通用计算公式；讨论了发射率对测温精度的影响。分析了用红外热像仪进行精确测温的条件，探讨了环境、大气和热像仪本身对测量精度的影响，并绘制了各种因素对测温精度影响的理论曲线。结果表明：发射率为0．7时，真实温度为50℃，发射率偏离0．1时，对于3～5μm热像仪来说。测温结果偏离真实温度0．76～0．89℃；对于8～14μm热像仪来说，测温结果偏离真实温度1．56～1．87℃。本研究结果对提高热像仪测量温度和表面发射率的准确性，减小不必要的测量误差具有实际意义。

水下航行器热尾流试验研究

水下航行器热尾流温度分布研究对红外探潜和鱼雷制导都有重要意义。建立了一套用于实验室热尾流测量的温度测量系统,实验研究了水下航行器排放冷却水形成的热尾流温度分布特征,通过对水下航行器在稳定温度分层水池中航行形成的热尾流的温度测量及红外摄像,发现水下航行器排放热水形成的热尾流中的温度分布特征规律明显,实验结果与数值计算结果符合较好,分析了影响热尾流温度分布的主要因素,为舰艇热尾流的数值预报研究提供了基础。

含缺陷花岗岩破坏过程中的红外热像试验研究

在实验室通过红外热像仪对7块含相同预制单裂纹缺陷的花岗岩板状试样单轴压缩载荷下破裂过程的红外热像进行了试验研究(其中有一块试样中途折断,没有取得红外热像特征)。试验结果表明:试件加载过程中,微破裂越强,其红外辐射也就越强;在主破裂时,试件在局部破坏区域会产生高温条带的红外热像特征。试件受压过程中的红外温度异常表现为3种类型:(1)先降温,临破裂升温;(2)温度交替升降,破裂前升温;(3)缓慢升温,破裂前快速升温。同一种岩石,其破坏时的红外辐射表现不一定相同。

隧道衬砌渗漏水红外辐射特征影响因素试验研究

针对隧道渗漏水红外热成像检测问题,总结渗漏水红外辐射特征的影响因素(渗漏温差、流量、位置以及衬砌表面材料等),采用室内混凝土试块注水模拟各工况下隧道衬砌渗漏水,并利用红外热像仪记录分析渗漏水的红外辐射特征,研究不同因素对渗漏水红外辐射特征的影响规律。试验结果表明:渗漏水热图像呈现水流方向温度递减,水流横断面温度呈抛物线分布的规律;随渗漏水温差增大、渗漏水流量增大、渗漏面与水平面夹角减小、渗漏表面辐射率减小,渗漏点温度值基本呈线性增加,沿渗漏点水流方向温度梯度增大,但沿渗漏点水流横断面温度梯度减小。另外,针对不同衬砌表面材料,建立隧道衬砌表面辐射率修正指标,并且编写Matlab图像处理程序提取渗漏水红外热图像特征。结果显示:经过辐射率修正后的渗漏水形状和面积与实际更符合。研究成果可为红外热成像技术在隧道衬砌渗漏水的快速检测与分析提供依据与方法。

基于红外热像技术的织物红外发射率测量方法

将热像仪和热板仪相结合,提出了一种实用的织物红外发射率测量方法。该方法通过对热板仪空气层建立牛顿传热关系解决了织物表面温度准确计算问题,从而实现用热像仪对织物红外发射率的测量。实验测试了1组织物的红外发射率值,结果表明使用该方法可有效测量中厚型织物的发射率。

红外热像仪测温技术发展综述

综述了红外热像仪测温技术的发展,从技术层面剖析了红外热像仪测温存在的问题,介绍了国内外在红外热像测温技术方面的研究热点,同时展望了未来的发展方向。针对红外测温领域中的理论、仪器、标定及应用四大方向进行了较为详细的分析和总结。

基于红外热成像的PCR温控系统

电化学实时定量PCR仪中,对热循环3个温度区试剂温度的精度控制至关重要,因为其决定了PCR反应效率。根据非稳态传热原理,热量从基座传递到试剂存在延迟,因此基座上的接触式温度传感器无法直接测得试剂的温度。设计基于红外热成像仪温度检测的温控系统,可以同时对多通道试剂表面的温度进行直接测量,从而准确控制DNA解链-结合-延伸时间,提高DNA扩增效率。为了实现红外热像仪对温度的精确测量,对获取的红外温度进行中值滤波,根据热辐射理论与红外热像仪的测温原理以及公式推导,在线得到被测试剂表面发射率,通过换算从而获得试剂真实温度。实验表明,校准后热像仪测温精度由2.0℃提高到0.3℃;对试剂表面温度的监控使得PCR温控更加准确高效,具有重要意义。