[go: up one dir, main page]

RU2421695C2 - Method for noncontact measurement of thermal characteristics of moving object - Google Patents

Method for noncontact measurement of thermal characteristics of moving object Download PDF

Info

Publication number
RU2421695C2
RU2421695C2 RU2007101895/28A RU2007101895A RU2421695C2 RU 2421695 C2 RU2421695 C2 RU 2421695C2 RU 2007101895/28 A RU2007101895/28 A RU 2007101895/28A RU 2007101895 A RU2007101895 A RU 2007101895A RU 2421695 C2 RU2421695 C2 RU 2421695C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
parameter
signal
signals
receivers
moving object
Prior art date
Application number
RU2007101895/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007101895A (en
Inventor
Владимир Николаевич Бодров (RU)
Владимир Николаевич Бодров
Борис Сергеевич Мельников (RU)
Борис Сергеевич Мельников
Геннадий Иванович Обидин (RU)
Геннадий Иванович Обидин
Original Assignee
Владимир Николаевич Бодров
Борис Сергеевич Мельников
Геннадий Иванович Обидин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Николаевич Бодров, Борис Сергеевич Мельников, Геннадий Иванович Обидин filed Critical Владимир Николаевич Бодров
Priority to RU2007101895/28A priority Critical patent/RU2421695C2/en
Publication of RU2007101895A publication Critical patent/RU2007101895A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2421695C2 publication Critical patent/RU2421695C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: method for noncontact measurement of thermal characteristics of a moving object involves optical reception of the thermal radiation signal of the object, spectral decomposition of the signal and formation of an image of the radiation spectrum on the surface of an array of receivers whose output signals are processed by a processor module. Processing with the processor involves object parameter type invariant approximation of approximation signals of the data base of each object parameter, selection of the most accurate approximant and outputting the corresponding parameter value and error in determining said value.
EFFECT: increase in number of measured parameters and high accuracy of measuring thermal characteristics.
2 dwg

Description

Изобретение относится к области бесконтактного измерения тепловых данных движущегося объекта и может быть использовано в измерительной технике, метрологии, дистанционном зондировании.The invention relates to the field of non-contact measurement of thermal data of a moving object and can be used in measurement technology, metrology, remote sensing.

Известно устройство бесконтактного измерения температуры (А.с. 1803747, МПК5 G01J 5/60, 1987 г.), содержащее оптическую систему, приемник излучения, дифференциатор, два амплитудных детектора, оптический гетеродин, перестраиваемый оптический модулятор, устройство смешения оптических пучков, резонансный усилитель и блок деления.A device for non-contact temperature measurement (A.S. 1803747, IPC5 G01J 5/60, 1987), comprising an optical system, a radiation receiver, a differentiator, two amplitude detectors, an optical local oscillator, a tunable optical modulator, a device for mixing optical beams, a resonant amplifier and division block.

Известен спектральный пирометр (патент US 4605314, МПК4 G01J 5/24, 1986 г.), состоящий из электрического модуля и оптического модуля, который содержит передающий блок, блок спектрального разложения и блок детектора.Known spectral pyrometer (patent US 4605314, IPC4 G01J 5/24, 1986), consisting of an electrical module and an optical module that contains a transmitting unit, a spectral decomposition unit and a detector unit.

Недостатками известных устройств являются ограниченность числа измеряемых параметров объекта (только температура) и зависимость измерений от угла направления на движущийся источник излучения, так как при изменении этого угла изменяется положение изображения спектра излучения на поверхности детектора спектра излучения.The disadvantages of the known devices are the limited number of measured parameters of the object (temperature only) and the dependence of the measurements on the angle of direction to a moving radiation source, since when changing this angle, the position of the image of the radiation spectrum on the surface of the radiation spectrum detector changes.

Наиболее близким к предлагаемому решению является способ, реализованный в устройстве бесконтактного измерения температуры движущегося объекта (патент RU 2213942, МПК7 G01J 5/60, 2003 г.), заключающийся в оптическом приеме сигнала теплового излучения объекта, спектральном разложении сигнала, формировании изображения спектра излучения на поверхности матрицы приемников, сигналы с выходов которых обрабатываются процессорным блоком, выполненным с возможностью поиска максимального значения выходного сигнала приемника по матрице приемников, возможностью определения максимального значения производной выходных сигналов приемников по матрице приемников и возможностью вычисления температуры по отношению максимального значения производной выходных сигналов по матрице приемников к максимальному значению выходного сигнала приемника по матрице приемников.Closest to the proposed solution is a method implemented in a device for non-contact measurement of the temperature of a moving object (patent RU 2213942, IPC7 G01J 5/60, 2003), which consists in optical reception of the signal of thermal radiation of the object, spectral decomposition of the signal, image formation of the radiation spectrum on the surface of the matrix of receivers, the signals from the outputs of which are processed by a processor unit configured to search for the maximum value of the output signal of the receiver from the matrix of receivers, Stu determining the maximum value of the derivative of output signals from the matrix of receivers and receivers to calculate relative temperature maximum value of the derivative of the output signals from the matrix of receivers to the maximum value of the output signal of the receiver array of receivers.

Недостатком этого способа является ограниченность числа измеряемых параметров движущегося объекта (только температура) и точности измерений (так как при процессорной обработке для определения максимального значения сигнала по матрице приемников используется энергия только одного приемника, выработавшего максимальный сигнал).The disadvantage of this method is the limited number of measured parameters of a moving object (temperature only) and the accuracy of measurements (since during processing, the energy of only one receiver that generated the maximum signal is used to determine the maximum signal value from the receiver matrix).

Задачей изобретения является повышение числа измеряемых параметров движущегося объекта и точности измерений параметров.The objective of the invention is to increase the number of measured parameters of a moving object and the accuracy of measurement of parameters.

Решение задачи достигается тем, в способ бесконтактного измерения тепловых данных движущегося объекта, заключающийся в оптическом приеме сигнала теплового излучения объекта, спектральном разложении сигнала, формировании изображения спектра излучения на поверхности матрицы приемников, сигналы с выходов которых обрабатываются процессорным блоком, вводится процессорная обработка, состоящая в инвариантной к виду параметра объекта аппроксимации сигналов матрицы приемников аппроксимантами банка данных каждого параметра объекта, выборе по каждому параметру объекта наиболее точной аппроксиманты и выводе соответствующего ей значения параметра и погрешности его определения.The solution to the problem is achieved by the fact that in the method of non-contact measurement of thermal data of a moving object, which consists in optical reception of the signal of thermal radiation of the object, spectral decomposition of the signal, forming an image of the radiation spectrum on the surface of the matrix of receivers, the signals from the outputs of which are processed by the processor unit, processor processing is introduced, consisting of invariant to the type of the object parameter, approximation of the receiver matrix signals by the approximants of the data bank of each object parameter, the choice f for each parameter of the object of the most accurate approximation and the derivation of the corresponding parameter value and the error of its determination.

Технический результат состоит в том, что повышается число измеряемых параметров движущегося объекта за счет введения процессорной обработки, инвариантной к виду параметра, и точности измерений параметров за счет использования для процессорной обработки энергии всех приемников матрицы приемников.The technical result consists in increasing the number of measured parameters of a moving object by introducing processor processing that is invariant to the type of parameter and the accuracy of parameter measurements by using the energy of all receivers in the receiver matrix for processor processing.

Способ может быть реализован в соответствии со структурной схемой, представленной на фиг.1, а техническая конструкция поясняется на фиг.2.The method can be implemented in accordance with the structural diagram shown in figure 1, and the technical design is illustrated in figure 2.

Структурная схема содержит оптическую систему 1, блок 2 спектрального разложения, матрицу 3 приемников, процессорный блок 4 и банки 5 данных параметров.The block diagram contains an optical system 1, a spectral decomposition unit 2, a receiver array 3, a processor unit 4, and data banks 5 of these parameters.

Способ бесконтактного измерения тепловых данных движущегося объекта реализуется следующим образом. От источника 6 излучения тепловой сигнал поступает через оптическую систему 1 на блок 2 спектрального разложения, которым формируется изображение спектра излучения на поверхности матрицы 3 приемников, сигналы с выходов которых обрабатываются процессорным блоком 4, причем процессорная обработка состоит в инвариантной к виду параметра объекта аппроксимации сигналов матрицы 3 приемников аппроксимантами, хранящимися в банках 5 данных каждого параметра объекта, выборе по каждому параметру объекта наиболее точной аппроксиманты и выводе соответствующего ей значения параметра Pi и погрешности его определения δPi.The method of non-contact measurement of thermal data of a moving object is implemented as follows. From the radiation source 6, the thermal signal enters through the optical system 1 to the spectral decomposition unit 2, which forms the image of the radiation spectrum on the surface of the matrix of 3 receivers, the signals from the outputs of which are processed by the processor unit 4, and the processor processing consists in the form of the parameter approximation of the matrix signal approximation object 3 receivers by approximants stored in banks of 5 data of each parameter of the object, choosing the most accurate approximation for each parameter of the object and outputting the corresponding the corresponding values of the parameter Pi and the errors of its determination δPi.

Например, для параметра "температура объекта", аппроксиманты которого хранятся, например, в цифровой форме в виде множества функций Планка для различных температур в банке 5 данных 1-го параметра "температура объекта", процессорная обработка состоит в выборе функции Планка, наиболее точно аппроксимирующей сигналы матрицы 3 приемников и выводе соответствующего этой функции значения температуры Т и погрешности аппроксимации δТ.For example, for the parameter “object temperature”, the approximants of which are stored, for example, in digital form as a set of Planck functions for various temperatures in the data bank 5 of the 1st parameter “object temperature”, the processor processing consists in choosing the Planck function that most accurately approximates signals of the matrix of 3 receivers and the output of the temperature T corresponding to this function and approximation errors δT.

Для параметра "материал объекта", аппроксиманты которого хранятся, например, в цифровой форме в виде множества функций зависимости излучательной способности материала (Fe, Ni, Co и др.) от длины волны излучения [1, стр.104, рис.60] для различных материалов в банке 5 данных 2-го параметра "материал объекта", процессорная обработка состоит в выборе соответствующей функции, наиболее точно аппроксимирующей сигналы матрицы 3 приемников и выводе соответствующего этой функции названия материала, например, "Fe", и погрешности аппроксимации при использовании тех же алгоритмов процессорной обработки, что и в предыдущем примере.For the parameter “material of the object”, the approximants of which are stored, for example, in digital form in the form of many functions of the dependence of the emissivity of the material (Fe, Ni, Co, etc.) on the radiation wavelength [1, p. 104, Fig. 60] for of different materials in the data bank 5 of the 2nd parameter “object material”, the processor processing consists in selecting the corresponding function that most accurately approximates the signals of the receiver matrix 3 and deriving the material name corresponding to this function, for example, “Fe”, and the approximation error when using ex same processor algorithms as in the previous example.

При взаимном перемещении источника 6 излучения и измерительной системы результаты измерений так же, как и в прототипе, не изменяются.When the mutual movement of the radiation source 6 and the measuring system, the measurement results, as well as in the prototype, do not change.

Элементы устройства могут быть выполнены из известных модулей и на элементной базе, применяемых в измерительной технике и метрологии. Конструктивное выполнение блоков 1…4 может совпадать с аналогичными блоками прототипа. Конструкция блока 5 памяти очевидна из уровня техники. Программное обеспечение процессорной обработки типовое.The elements of the device can be made of well-known modules and on an elemental base used in measurement technology and metrology. Constructive execution of blocks 1 ... 4 may coincide with similar blocks of the prototype. The design of the memory unit 5 is obvious from the prior art. Typical processor processing software.

ЛитератураLiterature

1. Брамсон М.А. Инфракрасное излучение нагретых тел. - М.: Наука, 1964. - 224 с.1. Bramson M.A. Infrared radiation of heated bodies. - M .: Nauka, 1964 .-- 224 p.

Claims (1)

Способ бесконтактного измерения тепловых данных движущегося объекта, заключающийся в оптическом приеме сигнала теплового излучения объекта, спектральном разложении сигнала, формировании изображения спектра излучения на поверхности матрицы приемников, сигналы с выходов которых обрабатываются процессорным блоком, отличающийся тем, что процессорная обработка состоит в инвариантной к виду параметра объекта аппроксимации сигналов матрицы приемников аппроксимантами банка данных каждого параметра объекта, выборе по каждому параметру объекта наиболее точной аппроксиманты и выводе соответствующего ей значения параметра и погрешности его определения. The method of non-contact measurement of thermal data of a moving object, which consists in optical reception of the thermal radiation signal of the object, spectral decomposition of the signal, imaging of the radiation spectrum on the surface of the matrix of receivers, the signals from the outputs of which are processed by the processor unit, characterized in that the processor processing is parameter-invariant of the object of approximating the signals of the matrix of receivers by the approximants of the data bank of each parameter of the object, choosing for each parameter the object of the most accurate approximation and the derivation of the corresponding parameter value and the error of its determination.
RU2007101895/28A 2007-01-18 2007-01-18 Method for noncontact measurement of thermal characteristics of moving object RU2421695C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007101895/28A RU2421695C2 (en) 2007-01-18 2007-01-18 Method for noncontact measurement of thermal characteristics of moving object

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007101895/28A RU2421695C2 (en) 2007-01-18 2007-01-18 Method for noncontact measurement of thermal characteristics of moving object

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007101895A RU2007101895A (en) 2008-07-27
RU2421695C2 true RU2421695C2 (en) 2011-06-20

Family

ID=39810492

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007101895/28A RU2421695C2 (en) 2007-01-18 2007-01-18 Method for noncontact measurement of thermal characteristics of moving object

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2421695C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4256924A (en) * 1978-11-22 1981-03-17 Nippon Electric Co., Ltd. Device for recognizing an input pattern with approximate patterns used for reference patterns on mapping
US4605314A (en) * 1983-01-13 1986-08-12 Lars Stenmark Spectral discrimination pyrometer
RU2166U1 (en) * 1995-02-20 1996-05-16 Государственный научный центр РФ государственное предприятие "Научно-производственное объединение "Орион" IR IMAGE CONVERTER
RU2115887C1 (en) * 1994-09-27 1998-07-20 Московский государственный университет леса Method of vegetation type identification
RU2213942C1 (en) * 2002-12-27 2003-10-10 Бодров Владимир Николаевич Device for contact-free measurement of temperature

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4256924A (en) * 1978-11-22 1981-03-17 Nippon Electric Co., Ltd. Device for recognizing an input pattern with approximate patterns used for reference patterns on mapping
US4605314A (en) * 1983-01-13 1986-08-12 Lars Stenmark Spectral discrimination pyrometer
RU2115887C1 (en) * 1994-09-27 1998-07-20 Московский государственный университет леса Method of vegetation type identification
RU2166U1 (en) * 1995-02-20 1996-05-16 Государственный научный центр РФ государственное предприятие "Научно-производственное объединение "Орион" IR IMAGE CONVERTER
RU2213942C1 (en) * 2002-12-27 2003-10-10 Бодров Владимир Николаевич Device for contact-free measurement of temperature

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007101895A (en) 2008-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6050722A (en) Non-contact passive temperature measuring system and method of operation using micro-mechanical sensors
US5021980A (en) Remote measurement of temperature
CN106979832B (en) Optical fiber spectroscopic temperature measurement system and temperature measurement method thereof
CN110487134B (en) A kind of explosive flame burning speed and temperature measuring device and measuring method
CN111458044B (en) Transient temperature measurement device and method based on snapshot spectral imaging technology
CN106663913B (en) System for adjusting the phase of a large number of laser sources
Carter et al. Livermore imaging Fourier transform infrared spectrometer (LIFTIRS)
CN113588115B (en) A temperature measurement method based on multispectral colorimetry
CN113566971B (en) Multispectral high-temperature transient measurement system based on neural network
CN105806491A (en) Three-wavelength two-dimensional temperature field measuring device and method
US20210270676A1 (en) Infrared image sensor
CN113390507B (en) Spectrum information acquisition method and spectrum detection device
RU2421695C2 (en) Method for noncontact measurement of thermal characteristics of moving object
Carelli et al. A fast terahertz spectrometer based on frequency selective surface filters
RU2213942C1 (en) Device for contact-free measurement of temperature
CN109029727A (en) Highly sensitive Terahertz superconduction spectrum imaging system and system imaging method based on code aperture
Bergstrom et al. Noise properties of a corner-cube Michelson interferometer LWIR hyperspectral imager
CN103822713A (en) Method and device for detecting spectral resolution of spectral imager
RU2396525C2 (en) Method for remote measuring temperature of moving object
FR2775084A1 (en) PASSIVE TELEMETER
RU2324152C1 (en) Thermal imaging technique and device
US7259861B1 (en) Using a fixed-frequency of oscillation in an FTS system to measure scene inhomogeneity
JP2004219114A (en) Multicolor infrared imaging device and data processing method
US11150137B2 (en) Thermal imaging with an integrated photonics chip
Wang et al. Performance of a long-wave infrared Fourier Transform imaging spectrometer using a corner-cube Michelson interferometer and an uncooled microbolometer array

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110605

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20120827

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140119