[发明专利]一种基于红外数字全息技术的透射式温度场测量装置及方法

说明书

本发明公开一种基于红外数字全息技术的透射式温度场测量装置及方法，属于红外数字全息应用领域。本发明装置包括红外激光器、分束镜、扩束镜、透镜、反射镜、温度场检测腔、红外焦平面阵列成像传感器、图像处理单元、U形不透光外壳。本发明装置使用U形不透光外壳保护和固定，装置上只留两个圆孔位置镶嵌锗材质的透镜III、透镜IV，避免可见光干扰，以达到提高测量精度的目的。本发明方法通过图像相减结合像素点大小计算出条纹位移量，通过条纹位移量推算出温度场变化量；采用红外数字全息技术用于温度场测量，能够保证对温度场检测实时性的同时，同也提升了温度场检测装置对各种干扰的抗性。

技术领域

本发明公开一种基于红外数字全息技术的透射式温度场测量装置及方法，属于红外数字全息应用领域。

背景技术

现有的温度场测量手段主要有探针接触式、纹影定量检测式、红外热成像检测式以及可见光全息干涉检测手段四种，探针接触式在日常生活中最常使用，其测量精度高，可做到对温度的实时监测，但其测量时无法做到无损检测，可检测的温度场的空间范围也有限，在众多工业领域无法应用；红外热成像检测式是通过接收物体辐射出的红外波进行温度检测，其检测速度快但精度有限，且易受使用环境影响，而且在面对存在烟雾或火焰的检测环境时，其检测精度会急剧下降，使得其在工业生产中的实际应用价值较低；纹影定量检测式方法简单，但测量精度略低，无法满足高精度温度场检测的要求。

一般来说，现有全息干涉计量手段是利用两束相干光干涉产生干涉条纹，当物光所经过区域的物理量发生变化时，所有物理量的变化都会体现为条纹的变化，而条纹的变化是光的波长级别的变化量，使得该手段可以测量物理量非常微小的变化。当温度场发生变化时，空气密度会发生变化，进而改变空气的折射率，折射率的改变会使得在其中传播的光的光程发生改变，当两束相干光之间的光程差发生变化后，可观察到的现象是干涉条纹会发生位移，我们可以通过对条纹位移量进行测量，从而推算出温度场的微小变化。使用全息干涉计量手段测量温度场，具有无损检测及高精度检测的优点，但由于可见光的波长限制，使得以可见光作为光源的基于全息干涉计量手段为基础的温度场检测装置及方法对环境稳定性要求较高，还易受可见光干扰；且由于可见光波长较短，可检测的温度场的空间范围也有限，可检测的温度场变化量的范围也有限；除此以外，在面对存在烟雾或火焰的检测环境时其检测精度会急剧下降，在要求黑暗的场景中也无法使用；上述多方面的不足使得这种温度场检测手段无法大规模应用。

为了解决上述技术手段的诸多不足，考虑到红外数字全息的各项优秀特性，将红外数字全息技术与全息干涉计量手段相结合，可大大提高系统的抗干扰性，降低系统对稳定性的要求，扩大系统的使用范围，得到一种可在多场景使用的高精度温度场实时测量及监控的装置及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于红外数字全息技术的透射式温度场测量装置，不仅发挥了全息干涉计量手段高精度测量的优点，还结合了红外数字全息抗干扰性强及实时检测的优点。

为达到上述技术要求，本发明采用的技术方案如下：

一种基于红外数字全息技术的透射式温度场测量装置，包括红外激光器1、分束镜I2、扩束镜I3、扩束镜II4、透镜I5、透镜II6、反射镜I7、反射镜II8、透镜III9、透镜IV10、分束镜II11、红外焦平面阵列成像传感器12、微型计算机13、U形不透光外壳14。