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一种基于距离补偿的远距离红外测温精度校正方法


技术摘要:
本发明公开了一种基于距离补偿的远距离红外测温精度校正方法,包括设置传感器作为坐标原点,建立空间直角坐标系;将待测物体按照水平方向从近至远依次增加10cm放置;测量空间中待测物体的水平距离、垂直距离及直线距离;在软件上画出空间中待测物体的直线距离和测量温  全部
背景技术:
红外传感器凭借高精度的特点在生产和生活方面有着重要的应用。红外热传感器 的测温原理是黑体辐射定律,自然界中一切高于绝对零度的物体都在不停向外辐射能量, 物体的向外辐射能量的大小及其按波长的分布与它的表面温度有着十分密切的联系,物体 的温度越高,所发出的红外辐射能力越强。利用辐射热效应,使探测器件接收辐射能后引起 温度的变化升高,进而使传感器中一栏与温度的性能发生变化。检测其中某一性能的变化, 便可探测出辐射,从而测量出目标的温度。 虽然红外传感器具有高精度和高灵敏度等优点,但红外传感器的精度容易受到传 感器自身特性(如角度)、空气浓度、空气湿度、环境温度和探测距离等因素的影响,且不同 因素的影响程度不同,因此,对传感器测量的温度数据进行校正就尤为重要。在均匀介质 中,由于空气浓度、湿度等各处相同,探测距离便成为影响红外传感器测温精度的最大影响 因素。目前现有的温度校正方法大多只针对环境温度的影响而忽略距离因素,而基于距离 校正的方法应为范围非常局限,距离的补偿为单一补偿,拟合的校正公式为线性公式,但由 于温度传感器的非线性特性,使用线性校正公式得到的结果误差较大。 专利I613426发明专利提出一种非接触式医学温度计装置以及温度补偿的方法, 包括IR传感器、距离传感器和红外测温仪和微处理器组件。这种方法只针对于医学场景,不 具有通用性。专利CN104568157A提出了一种提高红外测温精度的装置,包括深度相机、红外 热像仪、分数器和数据处理单元。数据处理单元用于深度相机获得的深度图像和热图像匹 配,对每个测温点进行距离补偿。装置中的深度相机对太阳光等光照因素敏感,此外,深度 图像和热成像的分辨率不相匹配,导致测温点补偿的值会有误差。
技术实现要素:
本发明的目的在于提供一种基于距离补偿的远距离红外测温精度校正方法,采用 分段式多项式拟合方式,利用高精度距离传感器获取距离,红外传感器获取温度,对温度进 行距离补偿,以达到精确测量温度的目的。 本发明通过下述技术方案实现:一种基于距离补偿的远距离红外测温精度校正方 法,包括下述步骤: 1)设置传感器作为坐标原点,建立空间直角坐标系; 2)将待测物体按照水平方向从近至远依次增加5~30cm放置,优选的依次增加 10cm放置; 3)测量空间中待测物体的水平距离、垂直距离及直线距离; 4)在软件上画出空间中待测物体的直线距离和测量温度值的关系曲线; 4 CN 111579086 A 说 明 书 2/7 页 5)在空间中随机变动待测物体的位置,并记录随机点位; 6)测量空间中随机点位处待测物体的水平距离、垂直距离及直线距离; 7)测量空间中随机点位处待测物体的测量温度值和真实温度值; 8)设定待拟合的分段多项公式,并根据空间中随机点位处待测物体的直线距离、 测量温度值和真实温度值构建最终温度校正公式。 进一步的为更好地实现本发明,特别采用下述设置方式:所述步骤1)中将包含红 外传感器和激光测距传感器在内的传感器固定在一起作为空间直角坐标系的坐标原点。 进一步的为更好地实现本发明,特别采用下述设置方式:所述步骤3)具体为利用 激光测距传感器测得步骤2)空间中待测物体到红外传感器的水平距离和垂直距离,并计算 出空间中待测物体到红外传感器的直线距离。 进一步的为更好地实现本发明,特别采用下述设置方式:所述步骤4)具体为:在 MTLAB软件上画出空间中待测物体到红外传感器的直线距离和红外传感器测量温度值的关 系曲线,寻找关系曲线大幅衰减的位置,确定拟合的分段点dist1。 进一步的为更好地实现本发明,特别采用下述设置方式:所述步骤5)具体为:在空 间中随机变动待测目标的位置,记录随机点位为A0,A1,A2,A3,…,An点。 进一步的为更好地实现本发明,特别采用下述设置方式:所述步骤6)具体为:利用 激光测距传感器测得空间中随机点位处待测物体的水平距离、垂直距离,并计算出空间中 随机点位处待测物体到红外传感器的直线距离,记为d0,d1,d2,d3,…dn。 进一步的为更好地实现本发明,特别采用下述设置方式:所述空间中随机点位处 待测物体的测量温度值记为M0,M1,M2,M3,M4,…Mn,所述空间中随机点位处待测物体的真 实温度值通过高精度测温仪近点测量并记为T0,T1,T2,T3,T4,…Tn。 进一步的为更好地实现本发明,特别采用下述设置方式:所述待拟合的分段多项 公式,若d0dist1,则为: 进一步的为更好地实现本发明,特别采用下述设置方式:所述根据空间中随机点 位处待测物体的直线距离、测量温度值和真实温度值构建最终温度校正公式具体为; 8.1)将空间中随机点位处待测物体的直线距离、测量温度值和真实温度值分别代 入到待拟合的多项式公式中,利用Matlab软件,运用最小二乘法,当均方误差和最小时: 确定多项式系数k0,k1,k2,k3的值; 8.2)将多项式系数k0,k1,k2,k3的值代入,得到最终温度校正公式 本发明与现有技术相比,具有以下优点及有益效果: 5 CN 111579086 A 说 明 书 3/7 页 (1)本发明采用高精度激光测距离传感器,避免了因使用普通距离传感器而产生 的的二次误差;由于红外传感器在超出一定距离范围后,温度衰减值大幅增加,温度特性曲 线为非线性,所以为了提高拟合的精确度,使用分段多项式拟合去拟合温度随距离衰减的 非线性曲线,确定测量温度与待测目标实际温度值的关系,达到对距离变化的温度补偿目 的。 (2)本发明采用在多项式拟合的基础上进行了分段,避免了单一线性拟合和多项 式拟合的缺点,使得拟合效果更好,温度校正后的误差减小。 (3)本发明的处理方法简便快键,不需要大量的数据,成本低。 附图说明 图1为使用MLX90640传感器获取的温度和距离的温度表示意图。 图2为在图1的基础上直线距离和红外测温值关系曲线图。
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