环境高温物体对红外热像仪测温误差的影响

    根据红外辐射理论和热像仪测温原理，考虑被测物体附近高温物体温度、位置和被测物体对附近高温物体吸收率的影响，得出了上述因素对被测物体真实温度和测温误差影响的理论计算公式，分析了高温物体温度测量误差、高温物体位置测量误差、对高温物体辐射的吸收率测量误差和附近高温物体的温度对红外热像仪测温误差的影响程度，并给出了减小误差的对策，以提高热像仪的测温精度及降低辐射测温误差。

    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。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；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：
 

    结论
   红外热像仪测温的准确性受到被测物体附近物体的温度、位置和附近物体辐射吸收率等因素的影响。当附近物体的温度、位置和对附近物体辐射吸收率测量不准确时，会影响被测物体真实温度计算的精度。由于在不同条件下，附近物体的温度、位置和对附近物体辐射吸收率等很难测量准确，从而造成测温精度低、误差大。

    如果能准确给出环境物体的温度、位置(角系数)和对环境物体辐射的吸收率，就能利用本文给出的计算公式，由热像仪测得的辐射温度准确算出被测物体表面的真实温度。如有误差，可根据误差大小，算出被测表面真实温度的测温误差。因此，本文的结果对提高热像仪的测温精度及降低辐射测温误差都有重要的意义。
    红外测温时应选择正确的测试角度和位置，或设置必要的屏蔽措施，以减小环境物体辐射的影响。
    被测物体附近物体的温度、位置和被测物体对邻近物体辐射的吸收率的测量误差，对测温误差有不同程度的影响，而且影响都比较大，不能忽略其大小。因此，对不同的因素，应采取不同的措施来减小测量误差。上述因素对长波热像仪的影响要比对短波热像仪的影响小。在测温时，应事先选择适当工作波段的热像仪。