CN111412994A - 一种提高热像仪测温精度的增强*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高热像仪测温精度的增强***，包括底座，在底座顶面固定安装有导轨，导轨上固定有能够沿导轨滑动的摇臂，摇臂另一端连接热像仪固定台，热像仪固定台装有多功能夹具，多功能夹具用于固定各类不同外观、不同尺寸的红外热像仪；底座内部安装有主控CPU设备和冷却风扇，主控CPU设备中内置神经网络算法，将红外热像仪采集到的多项数据进行处理，输出高精度的测温结果，并通过显示器显示。该发明能够对热像仪测温精度的诸多影响因素进行综合分析，利用神经网络算法对热像仪测温结果进行校正，可显著提高热像仪测温精度，并且能够避免更换原有红外热像仪设备，减少资源浪费。
Description
技术领域
本发明属于涉及红外热像仪测温技术领域，具体涉及一种提高热像仪测温精度的增强***。
背景技术
红外热像仪以其非接触测温、便携性、测温范围宽等优势，广泛应用于工业、农业、航空航天、军事等领域。红外热像仪测温在各领域内有着十分重要的作用。在能源行业中尤为重要，例如，在火力发电厂中，热像仪可测量炉膛内火焰温度，监控炉膛内部燃烧状况，以此调节燃料配比、一次风量和二次风量，有利于减少结焦事件的发生，更有利于化石燃料的节约。此外，热像仪还可测量汽轮机内叶片温度，实时监控叶片各区域受热状态，为安全生产提供保障，而且延长了机组使用寿命。在光伏电站中，采用无人机搭载热像仪对区域内各单元光伏板进行监控，寻找故障光伏板，有利于提高光伏电站运营效率。但是红外热像仪测温时易受被测物体类型、环境因素以及周围高温物体影响，造成热像仪所测温度与真实温度之间存在误差，导致红外热像仪的测温精度下降。目前国内外对红外热像仪的精度校正技术开展了大量研究，提出了许多提高测温精度的方法，从测温距离、环境高温物体、被测物体表面发射率等多个方面对热像仪测温误差进行补偿。尽管这些方法对提高热像仪测温精度均有一定的效果，但这些方法多针对单独的影响因素进行研究，而根据红外热像仪测温原理可知，在测温过程中，各影响因素会综合作用于红外热像仪，各因素之间存在相互耦合作用，所以说这些方法对测温精度的提高都有一定的局限性。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高热像仪测温精度的增强***，该***在不更换现有热像仪的条件下，通过采集多组数据并输送至主控CPU设备并通过神经网络算法进行优化，从而达到减小测温误差的目标。
本发明所采用的第一种技术方案是，一种提高热像仪测温精度的增强***，包括底座，在底座顶面固定安装有导轨，导轨上固定有能够沿导轨滑动的摇臂，摇臂另一端连接热像仪固定台，热像仪固定台装有多功能夹具，多功能夹具用于固定各类不同外观、不同尺寸的红外热像仪；底座内部安装有主控CPU设备和冷却风扇，主控CPU设备中内置神经网络算法，将红外热像仪采集到的多项数据进行处理，输出高精度的测温结果，并通过显示器显示。
本发明的特点还在于，
多功能夹具安装在热像仪固定台中央位置处，多功能夹具正上方处安装有超声波测距仪，多功能夹具正下方处安装有三角镜头，多功能夹具左侧安装感光仪、右侧安装光学摄像机，热像仪固定台背侧右面区域处安装有环境温度传感器、背侧左面区域处安装环境湿度传感器，以上设备供电均由电源***提供。
底座顶面布置有置物架，置物架上放置热电偶测温仪与表面形貌仪。
热电偶测温仪上安装有无线数据传输装置，热电偶测温仪为高精度大测量范围直接接触式测温仪。
表面形貌仪上安装有无线传输装置，表面形貌仪为便携式表面形貌仪。
红外热像仪、超声波测距仪、三角镜头、热电偶测温仪、表面形貌仪将采集得到的数据通过数据线传输至主控CPU设备内。
数据线布置于摇臂内部，数据线一端与各个设备输出端连接、另一端与、主控CPU设备采集处连接。
导轨左右两端装有限位器，防止活动范围过大导致摇臂脱落。
摇臂为三折万向摇臂，可精确调整拍摄位置及角度，为热像仪提供最佳拍摄条件。
本发明所采用的第二种技术方案是，一种提高热像仪测温精度的增强***的测温方法，具体操作步骤如下：
步骤一：使用多功能夹具固定测试所用红外热像仪，将数据线接入红外热像仪数据输出端，导入主控CPU设备内；
步骤二：判断被测物体附近是否存在高温物体，若有高温物体存在，使用超声波测距仪分别测量高温物体与被测物体之间的距离，以及高温物体与红外热像仪之间的距离，使用热电偶测温仪测量高温物体的温度，采用红外热像仪测量得到高温物体的发射率，将以上采集得到的数据输送至主控CPU设备；
步骤三：采集对测温精度产生影响的环境数据，使用环境温度传感器测量环境温度，使用光学摄像机拍摄得到热像仪测温通路间照片，进行图像识别得到大气透射率，使用环境湿度传感器测量环境湿度，使用感光仪测量环境中光照强度，将以上采集得到的数据输送至主控CPU设备；
步骤四：开启红外热像仪，对被测物体的外表面温度进行测量，同时使用超声波测距仪测量被测物体与红外热像仪之间的距离，使用表面形貌仪测量被测物体表面粗糙度，结合被测物体所用材料得到被测物体的发射率，使用三角镜头对被测物体进行拍摄，得到红外热像仪的测量视角，使用热电偶测温仪测量被测物体外表面的任意一点温度，将以上采集的数据输送至主控CPU设备。
步骤五：利用主控CPU设备对数据进行处理，使用神经网络算法对环境温度、环境湿度、大气衰减、光照强度、测量距离、被测物体发射率、入射角和附近高温物体等因素进行计算，得到精度更高的红外热像仪测温结果。
步骤六：综合校正后测温结果利用显示器进行展示。
本发明的有益效果是，本发明提供的一种提高热像仪测温精度的增强***与现有技术相比，本发明可通过***安装的超声波测距仪、表面形貌仪、环境温度传感器、光学摄像机、环境湿度传感器、感光仪、三角镜头、热电偶等设备测量影响测温精度的各参数，通过主控CPU设备处理数据，利用神经网络算法校正测温结果，提高其测温精度，通过显示器显示最终结果。一方面，该发明***简单，使用灵活，结果可靠。另一方面，该发明适用于市面上绝大多数红外热像仪，在不更换热像仪的前提下可有效降低提高精度所需的成本。
附图说明
图1为本发明一种提高热像仪测温精度的增强***的结构示意图；
图2为本发明一种提高热像仪测温精度的增强***工作原理框图。
图中，1.底座，2.电源***，3.主控CPU设备，4.冷却风扇，5.导轨，6.摇臂，7.热像仪固定台，8.多功能夹具，9.超声波测距仪，10.三角镜头，11.光学摄像机，12.感光仪，13.环境温度传感器，14.环境湿度传感器，15.置物架，16.热电偶测温仪，17.表面形貌仪，18.显示器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明的一种提高热像仪测温精度的增强***如图1所示，包括底座1，在所述底座1顶面固定安装有弧形导轨5，所述导轨5上固定有能够沿导轨5滑动的摇臂6，，摇臂6与导轨5配合工作，确定热像仪测温位置；所述摇臂6另一端连接热像仪固定台7，所述热像仪固定台7装有多功能夹具8，所述多功能夹具8用于固定各类不同外观、不同尺寸的红外热像仪；所述底座1内部安装有主控CPU设备3和冷却风扇4，所述主控CPU设备3中内置神经网络算法，将红外热像仪采集到的多项数据进行处理，输出高精度的测温结果，并通过显示器18显示。
多功能夹具8安装在热像仪固定台7中央位置处，所述多功能夹具8正上方处安装有超声波测距仪9，所述多功能夹具8正下方处安装有三角镜头10，所述多功能夹具8左侧安装感光仪12、右侧安装光学摄像机11，所述热像仪固定台7背侧右面区域处安装有环境温度传感器13、背侧左面区域处安装所述环境湿度传感器14，以上所述设备供电均由电源***2提供。
底座1顶面布置有置物架15，所述置物架15上放置热电偶测温仪16与表面形貌仪17。
所述热电偶测温仪16上安装有无线数据传输装置，所述热电偶测温仪16为高精度大测量范围直接接触式测温仪。
表面形貌仪17上安装有无线传输装置，所述表面形貌仪17为便携式表面形貌仪。
红外热像仪、超声波测距仪9、三角镜头10、热电偶测温仪16、表面形貌仪17将采集得到的数据通过数据线传输至所述主控CPU设备3内。
数据线布置于摇臂6内部，数据线一端与各个设备输出端连接、另一端与主控CPU设备3采集处连接。
超声波测距仪9、三角镜头10、感光仪12、光学摄像机11分别安装在于多功能夹具同侧上、下、左、右四个方向处；环境温度传感器13与环境湿度传感器14分别安装在多功能夹具8背侧的左、右两侧；电源***2通过内置于摇臂6内部电线为热像仪固定台7上各设备供电，导轨5左右两端装有限位器，防止活动范围过大导致摇臂6脱落。
摇臂6为三折万向摇臂，可精确调整拍摄位置及角度，为热像仪提供最佳拍摄条件。
多功能夹具8可根据不同热像仪型号与尺寸调整其固定方式，拍摄过程中，保证热像仪稳定。
热电偶测温仪16上装有无线数据传输装置，将所采集数据通过无线网络传输至主控CPU设备3中，热电偶测温仪16将测量的物体温度传输至主控CPU***，经数据处理后在显示器18上显示。
表面形貌仪17为便携式表面形貌仪，且装有无线数据传输装置，将所采集的物体表面形貌信息(粗糙度等)通过无线网络传输至主控CPU设备3中。
主控CPU设备3中内置神经网络算法，将采集到的多项数据进行处理，输出精度更高的测温结果，并通过显示器18显示。
本发明根据图2所示的提高热像仪测温精度的装置的测温方法，具体操作步骤如下：
步骤一：使用多功能夹具固定测试所用红外热像仪，将数据线接入红外热像仪数据输出端，导入主控CPU设备内；
步骤二：判断被测物体附近是否存在高温物体，若有高温物体存在，使用超声波测距仪分别测量高温物体与被测物体之间的距离，以及高温物体与红外热像仪之间的距离，使用热电偶测温仪测量高温物体的温度，采用红外热像仪测量得到高温物体的发射率，将以上采集得到的数据输送至主控CPU设备；
步骤三：采集对测温精度产生影响的环境数据，使用环境温度传感器测量环境温度，使用光学摄像机拍摄得到热像仪测温通路间照片，进行图像识别得到大气透射率，使用环境湿度传感器测量环境湿度，使用感光仪测量环境中光照强度，将以上采集得到的数据输送至主控CPU设备；
步骤四：开启红外热像仪，对被测物体的外表面温度进行测量，同时使用超声波测距仪测量被测物体与红外热像仪之间的距离，使用表面形貌仪测量被测物体表面粗糙度，结合被测物体所用材料得到被测物体的发射率，使用三角镜头对被测物体进行拍摄，得到红外热像仪的测量视角，使用热电偶测温仪测量被测物体外表面的任意一点温度，将以上采集的数据输送至主控CPU设备。
步骤五：利用主控CPU设备对数据进行处理，使用神经网络算法对环境温度、环境湿度、大气衰减、光照强度、测量距离、被测物体发射率、入射角和附近高温物体等因素进行计算，得到精度更高的红外热像仪测温结果。
步骤六：综合校正后的测温结果利用显示器进行展示。
以上所述仅为本发明的较佳实施例之一而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的构思之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种提高热像仪测温精度的增强***，其特征在于：包括底座(1)，在所述底座(1)顶面固定安装有导轨(5)，所述导轨(5)上固定有能够沿导轨(5)滑动的摇臂(6)，所述摇臂(6)另一端连接热像仪固定台(7)，所述热像仪固定台(7)装有多功能夹具(8)，所述多功能夹具(8)用于固定各类不同外观、不同尺寸的红外热像仪；所述底座(1)内部安装有主控CPU设备(3)和冷却风扇(4)，所述主控CPU设备(3)中内置神经网络算法，将红外热像仪采集到的多项数据进行处理，输出高精度的测温结果，并通过显示器(18)显示。
2.根据权利要求1所述的一种提高热像仪测温精度的增强***，其特征在于，所述多功能夹具(8)安装在热像仪固定台(7)中央位置处，所述多功能夹具(8)正上方处安装有超声波测距仪(9)，所述多功能夹具(8)正下方处安装有三角镜头(10)，所述多功能夹具(8)左侧安装感光仪(12)、右侧安装光学摄像机(11)，所述热像仪固定台(7)背侧右面区域处安装有环境温度传感器(13)、背侧左面区域处安装所述环境湿度传感器(14)，以上所述设备供电均由电源***(2)提供。
3.根据权利要求2所述的一种提高热像仪测温精度的增强***，其特征在于，所述底座(1)顶面布置有置物架(15)，所述置物架(15)上放置热电偶测温仪(16)与表面形貌仪(17)。
4.根据权利要求2所述的一种提高热像仪测温精度的增强***，其特征在于，所述热电偶测温仪(16)上安装有无线数据传输装置，所述热电偶测温仪(16)为高精度大测量范围直接接触式测温仪。
5.根据权利要求2所述的一种提高热像仪测温精度的增强***，其特征在于，所述表面形貌仪(17)上安装有无线传输装置，所述表面形貌仪(17)为便携式表面形貌仪。
6.根据权利要求3所述的一种提高热像仪测温精度的增强***，其特征在于，所述红外热像仪、超声波测距仪(9)、三角镜头(10)、热电偶测温仪(16)、表面形貌仪(17)将采集得到的数据通过数据线传输至所述主控CPU设备(3)内。
7.根据权利要求6所述的一种提高热像仪测温精度的增强***，其特征在于，所述摇臂(6)为三折万向摇臂，所述数据线布置于摇臂(6)内部，数据线一端与各个设备输出端连接、另一端与主控CPU设备(3)采集处连接。
8.根据权利要求1所述的一种提高热像仪测温精度的增强***，其特征在于，所述导轨(5)左右两端装有限位器，防止活动范围过大导致摇臂(6)脱落。
9.如权利要求1-8任一项所述一种提高热像仪测温精度的增强***的测温方法，其特征在于，具体操作步骤如下：
步骤一：使用多功能夹具固定测试所用红外热像仪，将数据线接入红外热像仪数据输出端，导入主控CPU设备内；
步骤二：判断被测物体附近是否存在高温物体，若有高温物体存在，使用超声波测距仪分别测量高温物体与被测物体之间的距离，以及高温物体与红外热像仪之间的距离，使用热电偶测温仪测量高温物体的温度，采用红外热像仪测量得到高温物体的发射率，将以上采集得到的数据输送至主控CPU设备；
步骤三：采集对测温精度产生影响的环境数据，使用环境温度传感器测量环境温度，使用光学摄像机拍摄得到热像仪测温通路间照片，进行图像识别得到大气透射率，使用环境湿度传感器测量环境湿度，使用感光仪测量环境中光照强度，将以上采集得到的数据输送至主控CPU设备；
步骤四：开启红外热像仪，对被测物体的外表面温度进行测量，同时使用超声波测距仪测量被测物体与红外热像仪之间距离，使用表面形貌仪测量被测物体表面粗糙度，结合被测物体所用材料得到被测物体的发射率，使用三角镜头对被测物体进行拍摄，得到红外热像仪的测量视角，使用热电偶测温仪测量被测物体外表面的任意一点温度，将以上采集的数据输送至主控CPU设备。
步骤五：利用主控CPU设备对数据进行处理，使用神经网络算法对环境温度、环境湿度、大气衰减、光照强度、测量距离、被测物体发射率、入射角和附近高温物体等因素进行计算，得到精度更高的红外热像仪测温结果。
步骤六：综合校正后的测温结果利用显示器进行展示。
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