红外热成像测温原理与技术

目录
前言
第1章 红外热像仪概述 1
1.1 红外热像仪简介 1
1.2 红外热像仪的发展 3
1.3 红外热像仪的组成及工作原理 4
1.3.1 红外热像仪的组成部分 5
1.3.2 红外热像仪工作原理 12
1.3 红外热像仪的主要性能参数 15
参考文献 16
第2章 红外辐射基本理论 18
2.1 概述 18
2.2 黑体的红外辐射规律 20
2.2.1 辐射的光谱分布规律——普朗克辐射定律 20
2.2.2 辐射光谱的移动规律——维恩位移定律 21
2.2.3 辐射功率随温度的变化规律——斯特藩-玻尔兹曼定律 22
2.2.4 黑体辐射能按波段的分布 22
2.3 实际物体的红外辐射规律 23
2.4 辐射度学的一些基本概念 26
2.4.1 常用辐射量 27
2.4.2 辐射度量中的基本规律 29
2.4.3 发射率及其变化规律 30
2.4.4 吸收率及其变化规律 34
2.4.5 反射率及其变化规律 35
2.4.6 反射率、吸收率和发射率之间的关系 37
2.5.5 红外辐射的大气传输 37
2.5.1 大气吸收 39
2.5.2 大气散射 40
2.5.3 大气辐射传输的计算 43
参考文献 45
第3章 红外热成像测温原理 47
3.1 概述 47
3.2 红外测温原理 48
3.3 红外温度测量方法 52
3.3.1 温度的直接测量法 52
3.3.2 温度的相对测量法 53
3.3.3 双波段测温法 53
3.4 物体发射率测量方法 54
3.4.1 利用热像仪测量表面发射率的误差分析 55
3.4.2 几种测量发射率的方法 55
参考文献 57
第4章 红外成像测温误差分析与修正方法 60
4.1 红外测温误差计算分析 60
4.1.1 被测物体表面发射率的影响 61
4.1.2 被测物体表面吸收率误差的影响 63
4.1.3 大气透射率误差的影响 63
4.1.4 大气发射率误差的影响 64
4.1.5 大气温度误差的影响 65
4.1.6 环境温度误差的影响 65
4.1.7 辐射温度的影响 65
4.2 探测器温度对非制冷微测辐射热计热像仪测温的影响与修正 66
4.2.1 非制冷微测辐射热计热像仪测温原理与计算 67
4.2.2 探测器温度对测温的影响 68
4.2.3 修正原理及方法 68
4.2.4 实验验证 72
4.3 太阳辐射对红外热像仪测温误差的影响 73
4.3.1 测温原理 74
4.3.2 测温计算及误差分析 74
4.3.3 太阳辐射吸收率对测量误差的影响 75
4.3.4 太阳辐射的影响 75
4.4 邻近高温物体对红外测温的影响 76
4.4.1 测温计算及误差分析 77
4.4.2 高温物体对测温的影响分析 78
4.5 反射温度补偿法对红外测温的修正与补偿计算 81
4.5.1 红外热像仪测温原理与计算 81
4.5.2 反射温度补偿法及其原理 81
4.5.3 误差分析与补偿效果比较 83
4.5.4 实验验证 87
参考文献 88
第5章 非漫射体红外热成像测温技术 90
5.1 实际物体红外热像仪测温原理 90
5.2 红外热像仪测温计算 92
5.3 实际物体温度测量实验验证 93
5.3.1 实验仪器介绍 93
5.3.2 实际物体辐射特性的实验 95
5.3.3 被测物体周围存在高温物体的反射温度补偿法实验 100
5.4 一种测量实际物体发射率的实用方法 104
5.4.1 测量原理 104
5.4.2 实验验证 105
参考文献 106
第6章 基于变谱法的红外热像仪测温技术 108
6.1 红外热像仪测温原理与计算 108
6.1.1 红外热像仪测温原理 108
6.1.2 热探测器响应度分析 109
6.1.3 非制冷红外热像仪测温计算 111
6.1.4 测温公式准确性的实验验证 113
6.2 红外热像仪测温的变谱法 114
6.2.1 变谱法的原理 114
6.2.2 技术实现 115
6.3 灰体材料的测温 116
6.3.1 灰体材料测温原理 116
6.3.2 测温方法验证 117
6.4 郎伯体材料的测温 120
6.4.1 郎伯体材料的测温原理 120
6.4.2 测量方法验证 121
6.5 复杂背景环境中红外热像仪测温的变谱法 124
6.5.1 理论基础 124
6.5.2 方法验证 126
参考文献 129
第7章 红外热像仪的标定与性能测试 131
7.1 黑体型辐射源 131
7.1.1 黑体和黑体型辐射源 131
7.1.2 典型黑体辐射源的结构 133
7.2 黑体腔的有效发射率 134
7.3 红外热像仪的标定 137
7.3.1 准确度校准 137
7.3.2 测温一致性校准 138
7.4 红外热像仪性能测试 138
7.4.1 噪声等效辐射测试 138
7.4.2 等效噪声温差测试 139
7.4.3 小可分辨温差测试 140
7.4.4 小可探测温差测试 142
7.4.5 相对光谱响应测试 143
参考文献 143
第8章 军事目标红外热成像温度测量技术 144
8.1 军事目标测温模型与测温计算 145
8.2 军事目标表面发射率的测量技术 147
8.2.1 影响发射率大小的因素分析 147
8.2.2 测量发射率的方法 149
8.3 大气透射率的测量 150
8.3.1 大气衰减的原因 150
8.3.2 现有大气影响的修正方法评述 151
8.3.3 大气透射率计算法 152
8.3.4 大气透射率的现场标定法 153
8.3.5 一种测量大气透射率的方法 154
8.4 背景辐射的修正 155
8.4.1 太阳辐射 155
8.4.2 天空背景辐射 157
8.4.3 地表辐射 158
8.4.4 等效背景辐射的测量 158
参考文献 159
第9章 海面温度的红外热成像测温技术 161
9.1 海面反射率与发射率计算 161
9.2 海面辐射分析 167
9.3 海面温度测量原理 170
9.3.1 垂直海面方向温度测量 171
9.3.2 观测方向天顶角较大时海面温度测量 171
9.3.3 考虑太阳辐射影响时海面温度的测量原理 173
参考文献 175