[发明专利]一种瞬态成像式红外多光谱温度场测量装置

说明书

本发明公开的一种瞬态成像式红外多光谱温度场测量装置，属于辐射测温技术领域。本发明包括前端物镜组、视场光阑、中继镜组、滤光膜、透镜阵列、红外CCD，被测对象为目标。目标通过前端物镜组在视场光阑处成像，经过中继镜组准直，通过上面镀有不同波段滤光膜的透镜阵列，在一个红外CCD的四个象限分别成像，实现多光谱温度场测量。本发明具有如下优点：1、能够自主选择合适的近红外波段，抗干扰能力强，测温结果可靠；2、能够实现对变化的温度场进行瞬态测量，测温效率高；3、无需使用多个CCD，成本较低。

技术领域

本发明涉及一种瞬态成像式红外多光谱温度场测量装置，属于辐射测温技术领域。

背景技术

随着CCD的不断更新和发展，越来越多的机构将多光谱测温方法和CCD成像技术结合起来，用于温度场的测量。在现有的技术研究中，有以下三种方式实现多光谱温度场测量：

一是使用可见光彩色CCD，利用RGB三色通道的响应结果，结合发射率模型或利用比色方式，计算出温度场(中国科学G辑，34(6):639-647，2004；中国电机工程学报，20(1):70-72，2000；仪器仪表学报，24(6):653-656，2003)。这种方法的有如下缺点：RGB通道的响应是基于标准人眼的光谱三刺激值进行设计的，通常固定不变，无法自主选择合适的三个波段光谱响应函数；可见光波段容易受到阳光、灯光等光源的干扰，导致测温结果偏差较大。

二是使用单个黑白或红外CCD，将多个不同波长的滤光片交替放置于CCD前，实现不同波段的成像，进而计算出温度(IEEE TRANSACTIONS ON INSTRUMENTATION ANDMEASUREMENT，51(5):990-995，2002)。这种方法虽然能够自由选择所需波长，而且若使用红外CCD也可避免可见光的干扰，但是测量时间较长，被测目标温度场在测量过程中需要保持基本恒定，无法对变化的温度场进行瞬态测量，在应用上有较大的局限性。

三是使用分光片或棱镜组将目标的辐射能量分为多束，成像在多个黑白或红外CCD上，每个CCD前放置不同的滤光片，实现多个波段通道的同时成像，能够对稳态和瞬态温度场进行测量(CN 101487740 B，一种三CCD温度场测量装置及方法)。该方法的主要缺陷是需要使用多个CCD，成本较高。

发明内容

针对现有多光谱温度场测量方式存在的问题，本发明公开的一种瞬态成像式红外多光谱温度场测量装置的目的是：实现多光谱温度场测量，且具有如下优点：1、能够自主选择合适的近红外波段，抗干扰能力强，测温结果可靠；2、能够实现对变化的温度场进行瞬态测量，测温效率高；3、无需使用多个CCD，成本较低。

本发明目的是通过下述技术方案实现的。

本发明公开的一种瞬态成像式红外多光谱温度场测量装置，包括前端物镜组、视场光阑、中继镜组、滤光膜、透镜阵列，被测对象为目标。目标通过前端物镜组在视场光阑处成像，经过中继镜组准直，通过上面镀有不同波段滤光膜的透镜阵列，在一个红外CCD的四个象限分别成像，实现多光谱温度场测量。

上述一种瞬态成像式红外多光谱温度场测量装置，通过四个象限分别成像实现仅使用一个红外CCD实现多光谱温度场测量。

作为优选，上述一种瞬态成像式红外多光谱温度场测量装置，使用的红外CCD的波段范围为近红外波段。

作为优选，上述一种瞬态成像式红外多光谱温度场测量装置，视场光阑为长方形视场光阑。

作为优选，上述一种瞬态成像式红外多光谱温度场测量装置，目标不直接成像在红外CCD上，而是成像在视场光阑上，经过中继镜组准直，再经过透镜阵列再次成像在红外CCD上。

作为优选，上述一种瞬态成像式红外多光谱温度场测量装置，透镜阵列由四个正方形透镜组成，每个透镜上镀有不同波段的滤光膜。