第31卷：第12期 2011年12月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
基于近红外光谱的高精度测温系统
张玉存，齐艳德，付献斌蒸山大学电气工程学院，河北秦皇岛066004
Vol.31,No.12,pp3236-3240 December，2011
摘要目前红外测温方法堆以消除复杂环境下外来辐射的干扰，导致测温精度低，设计了一种高精度的红外测温系统。该系统提出了由宽带滤光片和三级干涉滤光器结合的滤光方法，根据该方法对高温物体发出的近红外光谱进行滤光，将高温背景光和环境干扰光滤掉，得到两个单色光谱，经红外探测器接收获得其辐射功率比，通过计算得出物体温度。该系统透过的单色光谱带宽仅有1nm，将透射光谱以外的背景光辐射和环境光源辅射抑制达8个数量级，降低了因被测对象周围环境升温引起的测温误差，提高测温系统的精度。最后通过实验验证了该测温系统的可行性，精度达0.2%。
关键词
近红外光谱；红外探测器；宽带滤光片；三级干涉滤光器
中图分类号：TN215
引言
文献标识码：A
D0l:10.3964/i.issn.1000-0593(2011)12-3236-05
红外双色测温系统
目前双波长红外测温技术广泛应用于现代工业领域(1-2)，它受被测物体比辐射率的影明小，能排除中性介质的影响并且抗干扰性强3.4)，特别适用于测基局部被遮挡或无法充满测景视场的目标温度(")。但是在一些复杂环境下测温精度还不能满足要求，张忠恒等采用避开“辐射率修正围难"的方法，弥补了红外测温仪准确度不高的缺陷，可以精确测出被测对象的温度。孙志远等在目标附近放置一个超大面元黑体来消除环境反射辐射和大气辐射等辐射量的影响，降低了系统的测温误差"。施德恒等对仪器工作波长与波长带免进行了优化设计，从而获得两个最优的光谱信息，使其测温精度和灵敏度满足实际需要17。以上方法都取得了一定的成果，但是在一些环境极其恶劣的工作条件下，比如在高温锻造过程中，大型锻件表面状态（如氧化、剥离、生锈等）不断变化，高温锻件周用环境温度升高，厂房温度高等都直
接影响双色信号的比值，从面影响系统的测温精度(*10)，本文提出了一种高精度的红外测温系统。系统采用双通道结构通过宽带滤光片和二级干涉滤光器结合，对物体发出的近红外光谱进行滤光。该系统能够充分的抑制高温物体周围背景光和环境光源输射，同时保证所需光谱的通过，降低了复杂环境外来辐射和物体状态变化的干扰，提高了系统信
噪比，减小测温误差，更精确的得到物体温度。收稿日期：2011-03-30，修订日期：2011-07-10
基金项目：国家科技重大专项(2011ZX04002-101)资助
作者简介：张玉存，1969年生，燕山大学电气工程学院副教授
*通讯联系人
万方数据
e-mail; qiyandehao@126. com
该红外测温系统结构如图1所示，高温锻件辐射发出的红外光谱由聚光镜收集，再经过散光镜将光束变成平行光。经宽带滤光片可透过包括预测波长的宽带光，宽带光到达分光片一部分透过分光片进人三级干涉滤光器A，得到中心波长为入；的牵带光，再经过牛领双反射镜和场镜将透射光收集到红外操测器1，另一部分宽带光由分光片反射经三级于涉滤光器B得到中心波长为入：的窄带光，最后收集到红外操测器2。然后将两个红外探测器操测到的不同波长的单色光信号转变成电信号，由数据采集卡采集输人到计算机，最终计算并显示被测物体测度。
富界迎光马分光人
典器
欢光糖
0EO 世养
一T##光#A
区
实期
大国大
The working schematic diagram of Fig1
infrared temperature measurement
e-mail; oldzhang@ysu. edu. cn