[发明专利]光热反射测温方法及系统

说明书

本发明公开了一种光热反射测试方法及系统，属于温度测试技术领域，包括步骤：对待测区域进行光热反射系数CTR校准；对不同波长光源的出射光进行调制，并将经过调制的出射光投射到待测区域；探测器接收待测区域的反射光，并将反射光解调，得到不同波长反射光的信号；对不同波长的反射光的信号进行计算，得到温度测试信息。本发明利用多个波长出射光同时对包括多种不同材料的待测区域进行温度测量，根据不同材料的特性选取C_TR最大的波长用于测温，减小同时测量多种材料的情况下的C_TR损失，提高光热反射测温准确度，以及测温效率。

技术领域

本发明涉及温度测试技术领域，特别是涉及一种光热反射测温方法及系统。

背景技术

光热反射测温技术是一种非接触测温技术，其基础是光热反射(thermoreflectance)现象。光热反射现象基本的特征是物体的反射率会随物体的温度变化而变化。反射率随温度的变化可以认为是线性的，因此可以用一个变化率系数来表征，称为光热反射系数或光热反射校准系数(thermoreflectance coefficient/thermoreflectance calibration coefficience)，用κ或C_TR来表示，定义式为：

式中，R为参考反射率，ΔR为反射率变化量，ΔT为温度变化量。对于多数金属和半导体材料，C_TR与材料、入射光波长、入射角相关。若物体表面有多层结构，则每层结构的材料组合以及光在多层材料之间的干涉也会直接影响C_TR的值。基于光热反射现象进行测温的应用，通过C_TR的计算公式可以看出，C_TR绝对值越大，相同温度变化下反射率的变化越大，从而更容易实现高准确度的温度测量。C_TR的绝对值越小，测量系统得到的信噪比越小，使温度测量准确度受到限制。

影响C_TR的因素很多，但最重要的是测量的材料以及入射光波长。目前，通用的做法是针对每个类型或型号的样品，选择合适的测量波长，进行C_TR校准(C_TR calibration)，并使用经过校准的C_TR进行温度测量。在C_TR已知的情况下，可以通过测量物体反射率的变化，根据下式计算温度

式中，T_x为待测温度，T₀为参考温度，R_x为待测温度下的反射率，R₀为参考温度下的反射率。在被测物体表面投射一束探测光，然后使用探测器测量反射光强度的变化率即可实现温度测量。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种光热反射测温方法，旨在解决待测区域内包括多种不同材料时，难以保证不同材料均有良好的测量效果的问题，利用多种波长探测光同时测量多种不同材料，减小C_TR损失，提高光热反射同时测量多种不同材料时的测温准确度。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种光热反射测温法，包括步骤：

对待测区域进行光热反射系数C_TR校准；

对不同波长光源的出射光进行调制，并将经过调制的出射光投射到待测区域；

接收待测区域的反射光，并将反射光解调，得到不同波长反射光的信号；

对不同波长的反射光的信号进行计算，得到温度测试信息。

进一步地，所述对待测区域进行光热反射系数C_TR校准包括：

在光热反射测温相同条件下，调节待测区域的温度；