一种针对热分析仪的温度测量装置及测量方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106370311A(43)申请公布日2017.02.01(21)申请号201610921802.5(22)申请日2016.10.21(71)申请人北京信息科技大学地址100192北京市海淀区清河小营东路12号机电系统测控重点实验室(72)发明人吴国新石守娟徐小力左云波(74)专利代理机构北京远创理想知识产权代理事务所(普通合伙)11513代理人张素妍(51)Int.Cl.G01J5/10(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种针对热分析仪的温度测量装置及测量方法(57)摘要本发明涉及一种针对热分析仪的温度测量装置及测量方法，其步骤：在密闭加热炉内设置有吸收红外辐射能量的传感器阵列和图像传感器，传感器阵列将采集到的红外辐射信号传输至信号处理器，形成红外热像图信息并传输至计算机；在密闭加热炉内设置的图像传感器将采集到的加热炉内图像信息经采集卡传输至计算机；计算机将接收到的红外热像图信息和图像传感器采集的图像信息进行信息融合处理，获得新的温度数据，通过该新的温度数据显示出加热炉内的温度分布状况。本发明克服了接触式测温的缺点，能精确地计量整体的温度环境、扩大温度测量范围，可以广泛适用于测量密闭真空空间的整体温度场的温度测量，对于需精密测量整体环境温度的真空场合尤其适用。CN106370311ACN106370311A权利要求书1/2页1.一种针对热分析仪的温度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在密闭加热炉内设置有吸收红外辐射能量的传感器阵列和图像传感器，吸收红外辐射能量的传感器阵列将采集到的红外辐射信号传输至加热炉外部的信号处理器，进行图像信息化处理，形成红外热像图信息并传输至计算机；2)在密闭加热炉内设置的图像传感器将采集到的加热炉内图像信息经采集卡传输至计算机；3)计算机将接收到的红外热像图信息和图像传感器采集的图像信息进行信息融合处理，获得新的温度数据，通过该新的温度数据显示出加热炉内的温度分布状况。2.如权利要求1所述的一种针对热分析仪的温度测量方法，其特征在于：所述步骤3)中，信息融合处理过程如下：3.1)对温度和颜色之间的关系进行标定，建立红外热像图和温度的对应关系；3.2)由吸收红外辐射能量的传感器阵列和信号处理器获得第一幅红外热像图，根据红外热像图和温度的对应关系得到该红外热像图中每个像素点所对应的温度值为T1；3.3)由CCD高温火焰图像探测器和采集卡获得第二幅图像，该图像为可见光范围内的图像，根据普朗克公式的维恩近似得到光学图像颜色与温度的关系，进而得到第二幅图像中每个像素点所对应的温度值T2；3.4)采用线性加权的温度数据融合方法，将第一幅红外热像图中每个像素点对应的温度值T1与第二幅图中每个像素点对应的温度值T2进行融合，得到第一幅红外热像图与第二幅图像融合后图像中每个像素点所对应的温度值T3；3.5)利用步骤3.1)中红外热像图和温度的对应关系，根据各温度值T3得到相应的像素点，再由所有该像素点组成第一幅红外热像图与第二幅图像融合后的图像，进而得到能表示加热炉内温度信息的彩色融合图像，并由显示器进行显示。3.如权利要求2所述的一种针对热分析仪的温度测量方法，其特征在于：所述步骤3.1)中，具体过程为：3.1.1)采用已有高精度的小型黑体炉为标准密闭加热炉，控制标准密闭加热炉到达不同的温度，同时采用吸收红外辐射能量的传感器阵列得到不同温度下的红外热像图；3.1.2)采用已有图像分割方法将获得的每一幅红外热像图都进行分割，得到若干像素；3.1.3)提取各像素的灰度值，进而得到一组温度与图像灰度的对应数据；3.1.4)存储步骤3.1.3)中的对应数据，形成红外热像图和温度的对应关系；在进行温度测量时，根据相应的红外热像图灰度值即可查找到与其相应的温度值。4.如权利要求2所述的一种针对热分析仪的温度测量方法，其特征在于：所述步骤3.3)中，光学图像颜色与温度的关系如下：式中，λR、λG、λB分别为R、G、B三个通道分光特性曲线峰值所对应的波长；Re、Ge、Be分别为CCD高温火焰图像探测器显像端的荧光粉三色系数；C2为常数，C2＝0.01438833m·k，m为米，2CN106370311A权利要求书2/2页k为开尔文；且：PTb(λR)为R通道的辐射滤波谱，PTb(λB)为B通道的辐射滤波谱，PTb(λG)为G通道的辐射滤波谱。5.如权利要求2所述的一种针对热分析仪的温度测量方法，其特征在于：所述步骤3.4)中，温度值T3＝uT1+vT2，u为温度值T1的可信度，v为温度值T2的可信度。6.如权利要求5所述的一种针对热分析仪的温度测量方法，其特征在于：将所述温度值T1的可信度u、温度值T2的可信度v分