环境高温物体对红外热像仪测温误差的影响

    引言

    红外热成像测温技术是一种非接触、直观、准确、灵敏度高、快速、安全、应用范围广泛的测定物体表面温度场分布的检测技术。该技术已在高压电线巡检、电站、 配电设备和变电站等电气设备和机器设备的状态监测、半导体元件和集成电路的质量筛选和故障诊断、石化设备的故障诊断、火灾的探测、材料内部缺陷的无损监测 和传热研究等领域得到广泛的应用，并取得了可观的经济效益。特别是80年代以后，随着计算机技术的飞速发展，热图实时数字处理技术的出现，使热像仪的操 作、使用更加方便，测温的动态范围更大，热像仪的测温精度不断提高、设备更加小巧，热像仪在我国各行各业的普及率迅速提高。

    很多时候红外测温是在室内进行的，如在舰船上，测量舱室内设备表面的温度分布，红外温度测量的准确性除受到被测表面的发射率、反射率(或吸收率)、环境温 度等因素的影响外，还要受到附近高温物体辐射的影响，如舰船舱室内有许多设备是高温热源。文献[l]在考虑了被测表面的发射率、反射率(或吸收率)、环境 温度、大气温度、大气衰减等因素，提出了红外测温真实温度的计算公式;文献[2]分析了影响红外热像仪测量物体表面发射率的因素，给出了减少发射率测量误 差的方法;文献[3]讨论了被测表面的发射率、反射率、环境温度、大气温度、大气衰减不同时，它们对红外测量误差的影响程度;文献[4]总结了大气吸收、 大气温度、被测物体发射率、被测物体本身温度、环境温度和测量仪器指示温度的测量误差对红外测温误差的影响。本文在前面工作的基础上着重分析环境高温物体 对红外测温误差的影响。

    1测温原理

    根据红外热像仪的测温原理，在实际测量时，热像仪接收到的有效辐射包括3部分:目标自身辐射、环境反射辐射和大气辐射。

    被测物体表面的辐射亮度为:

式中:第一部分为表面自身的光谱辐射亮度，·第二部分为物体反射的环境光谱辐射亮度，第三部分为物体反射的附近高温物体的辐射亮度(没有考虑附近物体对热像仪的直接辐射)。T_o为被测表面温度，T_u为环境温度，T_h为高温物体的温度，ε_λ为表面发射率，ρ_λ为表面反射率，α_uλ为表面对环境辐射的吸收率，α_uλ为表面对附近高温物体辐射的吸收率，F_h–0为从高温物体表面到被测物体表面的角系数。