曝光一定时单相机辐射测温范围的影响因素分析

作     者：黄文丹 马恒 刘战伟 HUANG Wendan;MA Heng;LIU Zhanwei

作者机构：北京理工大学宇航学院北京100081 

出 版 物：《光子学报》 (Acta Photonica Sinica)

年 卷 期：2023年第52卷第2期

页      面：196-208页

核心收录：

学科分类：080702[工学-热能工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：国家自然科学基金(No.11972084) 

主　　题：光学测量 宽测温范围 辐射测温 相机成像 动态范围 比色测温技术 

摘      要：针对单相机单波长测温和比色测温过程中测温范围较窄的问题,以单波长测温过程为基础,推导了相机传感器动态范围和工作波长对单相机测温范围影响的理论公式,并对波段选取过程中的影响因素进行了分析。理论分析结果表明:相机动态范围和波长的选取限制了一次曝光时测温范围的最大跨度值,在相机传感器唯一确定时,相机动态范围一定,根据波段选取原则选定工作波段,选定估计温度范围下限之后,由公式即可确定待测温度上限,再根据实际测温范围调整波段和估计测温下限;配合调节曝光及光圈,充分利用相机传感器的全动态范围,可实现单相机辐射测温法中宽温度范围的测量。此外,通过涡流加热实验和熔池温度场测量实验对上述影响因素进行验证,选取更优波长和更优曝光时间,可提高单次测温跨度至少40%,为单相机测温技术的具体实施提供技术参考。