[发明专利]一种高精度红外测温系统和方法

说明书

本发明涉及一种高精度红外测温系统和测温方法，该系统包括红外测温装置，红外测温装置通过出液管和进液管与水冷机的进、出液口连接；红外测温装置包括红外探测机芯和反射式聚辐射镜头；反射式聚辐射镜头的内表面为圆台形或球台形，镜头内设有环状液冷腔体；红外测温装置对目标进行测温时，反射式聚辐射镜头需靠近被测目标。测温前首先获得温度定标公式。实际测温时，根据测量的灰度值和镜头温度，利用温度定标公式计算出目标温度值，该方法可用于镜头控温或不控温的两种条件下的红外测温。本发明对黑体的辐射收集能力提高了3.8倍以上；本发明有效抑制了环境杂散辐射和仪器自身辐射对测温精度的影响，可把人体测温精度提高约十倍。

技术领域

本发明属于红外测温领域，尤其是一种高精度红外测温系统和方法。

背景技术

红外测温仪作为一种非接触式测温仪器目前在工业测温和人体测温领域得到广泛应用，但红外测温界长期存在一个痛点：传统红外测温装置普遍存在环境适应性差，测温误差大等问题。中国科学院半导体研究所刘建国认为，太阳光强烈程度不同和早、中、晚气温差异造成的室外红外测温误差可达到2℃。传统红外测温装置在复杂环境下测温时，镜头温度起伏产生的红外辐射噪声会入射至红外探测器的感光面，大幅度降低了红外测温仪的信噪比，进而导致测温精度下降。此外，反射、散射入光路的环境红外辐射和光学镜头较低的辐射收集能力阻碍了测温精度的提升。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种可以有效改善环境温度起伏和环境辐射对测温的干扰，对人体和黑体等目标辐射收集能力更强的红外测温系统和方法，可以大幅度提高对人体、黑体等的红外测温精度。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高精度红外测温系统，包括红外测温装置，红外测温装置通过出液管和进液管与水冷机的进、出液口连接；

红外测温装置包括红外探测机芯和反射式聚辐射镜头；反射式聚辐射镜头的内表面为圆台形或球台形，镜头中心设有圆形通孔，镜头内设有环状液冷腔体，环状液冷腔体设有进液口和出液口；

红外测温装置对目标进行测温时，反射式聚辐射镜头需靠近被测目标。

进一步，反射式聚辐射镜头包括镜头底座和镜头罩体，镜头罩体的内表面为圆台形或球台形；

镜头底座中心有底座圆形通孔；镜头底座下表面通孔周边设置有异形凹槽，红外探测机芯的感光面位于镜头底座中心通孔的下方，接收从通孔入射来的红外辐射。

进一步地，镜头罩体中心设有罩体圆形通孔，镜头罩体背部设有用于安装密封圈的两个不同半径大小的内环形沟槽和外环形沟槽，两个沟槽配套有密封圈，镜头罩体与镜头底座固定后，两者之间构成环状液冷腔体。

进一步地，镜头罩体背部罩体圆形通孔的外侧为环形凸台，环形凸台的外径与底座圆形通孔的内径相等；

镜头罩体与镜头底座固定后，环形凸台和底座圆形通孔紧密吻合在一起，镜头收集的红外辐射通过通孔入射到红外探测装置的感光面。

进一步地，测温时，调节镜头使进液口位于镜头的底部，出液口位于镜头的顶部，使得冷却液充满镜头的环状液冷腔体。

进一步地，冷却液为乙二醇型冷却液，冰点不高于零下45摄氏度。

进一步地，外红测温机芯工作波段为8～14μm或者3～5μm。

本发明还涉及的一种高精度红外测温方法，包括以下步骤：

步骤(1)、测温定标：测温之前首先进行定标，获得温度定标公式。

步骤(2)、按以下步骤进行测温：

2.1镜头不控温的测温方法：

不使用循环液冷系统，镜头背部增设温度传感器，用于实时测量镜头的温度；