本發(fā)明涉及紅外測(cè)溫，更具體涉及一種紅外輻射測(cè)溫中溫濕度衰減補(bǔ)償方法。

背景技術(shù)：

1、在高濕度環(huán)境下，由于水分分子對(duì)紅外輻射的吸收作用，紅外測(cè)溫儀器的測(cè)量結(jié)果可能會(huì)偏低?，F(xiàn)有技術(shù)通過(guò)在不同環(huán)境濕度下對(duì)固定目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)，收集數(shù)據(jù)并建立擬合關(guān)系式，補(bǔ)償濕度對(duì)測(cè)溫結(jié)果的影響。然而，該方法僅能解決某個(gè)給定紅外測(cè)溫設(shè)備在不同環(huán)境濕度這一單因素變量下測(cè)溫不準(zhǔn)的問(wèn)題，并沒(méi)有考慮到環(huán)境溫度和環(huán)境濕度的共同作用，也沒(méi)有從紅外輻射根本理論出發(fā)，去深入剖析紅外輻射在不同溫濕度環(huán)境下的衰減規(guī)律，使得技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中并不具有普適性，并且在不同環(huán)境溫度下測(cè)量結(jié)果還存在一定的誤差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了更好的解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種紅外輻射測(cè)溫中溫濕度衰減補(bǔ)償方法，并通過(guò)執(zhí)行以下步驟進(jìn)行實(shí)現(xiàn)：

2、步驟s1：基于紅外測(cè)溫裝置獲取目標(biāo)物體的溫度并作為目標(biāo)實(shí)測(cè)溫度，建立光譜輻射量與給定波長(zhǎng)范圍以及所述目標(biāo)實(shí)測(cè)溫度之間的函數(shù)關(guān)系，計(jì)算所述目標(biāo)實(shí)測(cè)溫度和環(huán)境溫度對(duì)應(yīng)的光譜輻射量；

3、步驟s2：建立水蒸氣吸收透過(guò)率與所述環(huán)境溫度和環(huán)境濕度之間的函數(shù)關(guān)系，并分別獲取不同環(huán)境溫度和不同環(huán)境濕度下的水蒸氣吸收透過(guò)率；

4、步驟s3：基于所述目標(biāo)實(shí)測(cè)溫度對(duì)應(yīng)的光譜輻射量、所述環(huán)境溫度對(duì)應(yīng)的光譜輻射量和不同環(huán)境溫度、不同環(huán)境濕度下的水蒸氣吸收透過(guò)率，對(duì)所述目標(biāo)物體的實(shí)測(cè)光譜輻射量進(jìn)行修正，計(jì)算溫濕度衰減補(bǔ)償后的目標(biāo)實(shí)測(cè)光譜輻射量，并獲取目標(biāo)物體的真實(shí)光譜輻射量；

5、步驟s4：基于所述目標(biāo)物體的真實(shí)光譜輻射量和所述光譜輻射量計(jì)算公式，反解求出所述目標(biāo)物體的真實(shí)溫度，從而實(shí)現(xiàn)紅外輻射測(cè)溫中溫濕度衰減補(bǔ)償。

6、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟s1中，建立光譜輻射量與給定波長(zhǎng)范圍以及所述目標(biāo)實(shí)測(cè)溫度之間的函數(shù)關(guān)系之前包括：

7、準(zhǔn)備待測(cè)目標(biāo)物體，使用所述紅外測(cè)溫裝置獲取所述目標(biāo)物體的實(shí)測(cè)溫度，定義所述紅外測(cè)溫裝置可探測(cè)溫度范圍為第一溫度到第二溫度，所述紅外測(cè)溫裝置探測(cè)器可接收波段[λ1，λ2]為第一數(shù)值到第二數(shù)值。

8、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟s1中，建立光譜輻射量與給定波長(zhǎng)范圍以及所述目標(biāo)實(shí)測(cè)溫度之間的函數(shù)關(guān)系，包括：

9、用公式1表示溫度為t的所述目標(biāo)物體在某一固定波長(zhǎng)λ下的光譜輻射量：

10、

11、其中，c1表示普朗克第一常數(shù)，c2表示普朗克第二常數(shù)，t表示所述目標(biāo)物體的溫度，λ表示所述光譜波段的固定波長(zhǎng)，m(λ,t)表示溫度為t的所述目標(biāo)物體在某一固定波長(zhǎng)λ下的光譜輻射量，所述目標(biāo)物體表示校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)源。

12、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，光譜輻射量與給定波長(zhǎng)范圍以及所述目標(biāo)實(shí)測(cè)溫度之間的函數(shù)關(guān)系還包括：

13、通過(guò)公式2以定積分的形式表示溫度為t的所述目標(biāo)物體在所述紅外測(cè)溫裝置的探測(cè)器能夠接收的光波范圍[λ1，λ2]內(nèi)的光譜輻射量：

14、

15、其中，所述定積分波段[λ1,λ2]與所述紅外測(cè)溫裝置探測(cè)器可接收光譜波段一致。

16、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，建立水蒸氣吸收透過(guò)率與所述環(huán)境溫度和環(huán)境濕度之間的函數(shù)關(guān)系，并分別獲取不同環(huán)境溫度和不同環(huán)境濕度下的水蒸氣吸收透過(guò)率，包括：

17、水蒸氣紅外光譜透過(guò)率函數(shù)用公式3表示：

18、

19、其中，τ(λ)表示所述水蒸氣紅外光譜透過(guò)率，ω表示相對(duì)濕度，表示飽和空氣中水蒸氣的含量，與所述環(huán)境溫度有關(guān)，可通過(guò)查找空氣溫度與飽和水蒸氣含量表得到，μ(λ)表示所述水蒸氣紅外光譜吸收衰減系數(shù)，僅與所述光譜波段的固定波長(zhǎng)λ有關(guān)。

20、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述水蒸氣紅外光譜吸收衰減系數(shù)還可以用均值表示：

21、在恒定的環(huán)境溫度和環(huán)境溫度下，若設(shè)定紅外輻射在給定波段的所述水蒸氣紅外光譜吸收衰減系數(shù)和透過(guò)率是一個(gè)常數(shù)，則所述水蒸氣紅外光譜吸收衰減系數(shù)用給定波段的均值表示為公式4：

22、

23、其中，表示在給定波長(zhǎng)[λ1，λ2]內(nèi)水蒸氣紅外光譜吸收衰減系數(shù)，是一個(gè)常數(shù)。

24、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，在給定波長(zhǎng)[λ1，λ2]內(nèi)水蒸氣紅外光譜吸收衰減系數(shù)，是一個(gè)常數(shù)時(shí)還包括：

25、使用紅外測(cè)溫裝置獲取不同環(huán)境溫濕度下目標(biāo)實(shí)測(cè)溫度值后，經(jīng)過(guò)回歸分析可以得到所述第一數(shù)值到所述第二數(shù)值波段下水蒸氣的紅外光譜吸收衰減系數(shù)為a，因此在紅外測(cè)溫裝置探測(cè)器可接收波段[λ1，λ2]內(nèi)水蒸氣吸收透過(guò)率可以表示為：

26、

27、其中，表示所述水蒸氣的吸收透過(guò)率。

28、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述目標(biāo)實(shí)測(cè)溫度對(duì)應(yīng)的光譜輻射量計(jì)算公式為：

29、目標(biāo)紅外輻射經(jīng)過(guò)所述環(huán)境溫度和所述環(huán)境濕度衰減后，所述紅外測(cè)溫裝置接收的所述目標(biāo)實(shí)測(cè)溫度對(duì)應(yīng)的光譜輻射量用公式6表示：

30、

31、其中，t*表示所述紅外測(cè)溫裝置接收的目標(biāo)實(shí)測(cè)溫度，w(t*)表示所述紅外測(cè)溫裝置接收的目標(biāo)實(shí)測(cè)溫度t*對(duì)應(yīng)的光譜輻射量，w(t)表示所述目標(biāo)物體的實(shí)測(cè)溫度t對(duì)應(yīng)的光譜輻射量，t0表示所述環(huán)境溫度，w(t0)表示所述環(huán)境溫度對(duì)應(yīng)的光譜輻射量，表示所述水蒸氣的吸收輻射率，所述目標(biāo)紅外輻射是指所述目標(biāo)物體發(fā)出的紅外輻射。

32、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，得出所述目標(biāo)紅外輻射在經(jīng)過(guò)環(huán)境溫度和環(huán)境濕度衰減后的修正公式：

33、物體的輻射率(或吸收率)ε、反射率ρ和透過(guò)率τ之和恒定為1，得出所述目標(biāo)紅外輻射在經(jīng)過(guò)環(huán)境溫度和環(huán)境濕度衰減后的修正公式8：

34、

35、其中，t1表示補(bǔ)償前的溫度，即目標(biāo)輻射經(jīng)過(guò)溫濕度衰減后所述紅外測(cè)溫裝置探測(cè)器實(shí)測(cè)到的溫度；t2表示補(bǔ)償后的溫度，即目標(biāo)物體原本的真實(shí)溫度。

36、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，反解求出所述目標(biāo)物體的真實(shí)溫度包括：

37、將溫濕度衰減補(bǔ)償后的所述目標(biāo)實(shí)測(cè)光譜輻射量代入所述光譜輻射量計(jì)算公式，求解得到目標(biāo)物體的真實(shí)溫度。

38、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果至少如下所述：

39、1.本發(fā)明的技術(shù)方案通過(guò)在光譜輻射量獲取模塊中，基于紅外測(cè)溫裝置獲取目標(biāo)物體的溫度，建立光譜輻射量與給定波長(zhǎng)范圍以及目標(biāo)實(shí)測(cè)溫度之間的函數(shù)關(guān)系，并分別計(jì)算目標(biāo)實(shí)測(cè)溫度和環(huán)境溫度對(duì)應(yīng)的光譜輻射量，以比較目標(biāo)物體和環(huán)境在相同波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光譜輻射差異，為溫濕度衰減修正提供基礎(chǔ)。在水蒸氣吸收透過(guò)率函數(shù)獲取模塊中，建立水蒸氣吸收透過(guò)率與環(huán)境溫度和環(huán)境濕度之間的函數(shù)關(guān)系，并分別獲取不同環(huán)境溫度和不同環(huán)境濕度下的水蒸氣吸收透過(guò)率，獲取在不同濕度下水蒸氣吸收透過(guò)率受環(huán)境溫度的影響情況；在光譜輻射量溫濕度衰減修正模塊中，基于基爾霍夫熱輻射定律推導(dǎo)得出目標(biāo)紅外輻射在經(jīng)過(guò)環(huán)境溫度和環(huán)境濕度衰減后的修正公式，并基于目標(biāo)實(shí)測(cè)溫度對(duì)應(yīng)的光譜輻射量、環(huán)境溫度對(duì)應(yīng)的光譜輻射量和不同環(huán)境溫度、不同環(huán)境濕度下的水蒸氣吸收透過(guò)率，對(duì)目標(biāo)物體的實(shí)測(cè)光譜輻射量進(jìn)行修正，計(jì)算修正后的目標(biāo)實(shí)測(cè)光譜輻射量，并獲取目標(biāo)物體的真實(shí)光譜輻射量；在光譜輻射量反算溫度模塊中，基于目標(biāo)物體的真實(shí)光譜輻射量和光譜輻射量計(jì)算公式，反解求出目標(biāo)物體的真實(shí)溫度。本發(fā)明一方面考慮了環(huán)境溫度和環(huán)境濕度雙變量對(duì)紅外輻射衰減的共同作用，使得本方法在應(yīng)用于復(fù)雜的實(shí)際環(huán)境時(shí)仍具有較好的穩(wěn)定性；另一方面，不依賴于特定的紅外測(cè)溫裝置，在紅外輻射測(cè)溫領(lǐng)域具備普適性。

40、2.本發(fā)明的技術(shù)方案通過(guò)對(duì)紅外光譜輻射理論進(jìn)行研究，采用理論建模和數(shù)據(jù)模擬的方式建立環(huán)境溫濕度-紅外輻射-測(cè)溫結(jié)果的定量映射關(guān)系式，能解決不同環(huán)境溫濕度下紅外輻射衰減規(guī)律不一致所導(dǎo)致的紅外測(cè)溫不準(zhǔn)的問(wèn)題。