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第44卷第2期振动、测试与诊断Vol.44No.2
2024年4月JournalofVibration，MeasurementDiagnosisApr.2024
◀专家论坛▶DOI:10.16450/j.cnki.issn.1004⁃6801.2024.02.001
非制冷红外热成像测温关键技术研究*
曹彦鹏1，2，张圆圆1，2，杨将新1，2
（1.浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室杭州，310027）
（2.浙江大学浙江省先进制造技术重点研究实验室杭州，310027）
摘要非制冷红外热成像测温过程受环境温度、测温距离和大气湿度等诸多因素影响，因此在复杂环境中实现高精
度测温颇具挑战。为了满足复杂环境中精确测温的需求，分析并研究了非制冷红外热成像测温误差的主要影响因
素和关键补偿技术。首先，针对非制冷红外探测器输出辐射温度易受环境影响的问题，设计了基于粒子群算法优化
反向传播神经网络的非制冷红外探测器辐射温度预测算法，实现了不同工作温度下辐射温度的精确预测；其次，针
对测温过程中的红外辐射大气衰减现象，设计了基于大气传输软件的近地红外辐射大气透射率计算方法，实现了大
气透射率的准确、快速、便捷计算；最后，整合关键误差补偿技术形成了完整的非制冷红外热成像测温方法，并实验
验证了以上关键技术对于提高红外测温精度和环境适应性的有效性。
关键词非制冷红外热成像；温度测量；大气透射率；辐射温度
中图分类号TN219；TH811
1问题的引出红外热成像测温技术在大场景范围中对多个目标的
温度进行精确测量，从而判断健康状况。
红外热成像将可见光视觉拓展至人眼不可见的
红外光谱波段，在军事、工业及民生等领域得到广泛
［1］［2］
应用，如导弹制导、电气设备检测、气体泄漏无损
［3］［4］［5］
检测、火灾探测与预防以及生物学诊断等，该
技术应用实例如图1所示。近年来，随着新型红外图2人体红外热成像测温
材料和信息处理技术的不断发展，红外热成像技术Fig.2Humanbodyinfraredthermalimagingtemperature
可进一步提高精度、可靠性和应用范围，向高性能、measurement
智能化、低成本的方向发展。红外热成像测温技术需借助红外热成像系统捕
捉红外辐射能量，其工作原理如图3所示。光学系
统收集观察目标的红外辐射信号后，传输至红外探
测器转换成电信号，并通过信号处理系统将微弱的
电信号进行转换和放大后输出二维红外图像，记录
目标物体表面温度分布。红外热成像系统根据其成
图1红外热成像技术应用实例像原理和工作温度分为制冷和非制冷两类。其中，
Fig.1Examplesofapplyinginfraredthermalimagingtech⁃
基于光子探测器的制冷红外热成像系统具有极高的
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