一种环境温度自动校正的红外热成像测温系统及方法与流程

本发明涉及辐射测温技术领域，特别涉及一种环境温度自动校正的红外热成像测温系统及方法。

背景技术：

近期，新型冠状病毒感染的肺炎疫情牵动着每一个人，由于感染新型冠状病毒的患者症状表现主要呈现发热、咳嗽、呼吸困难和乏力等症状，测量体温成为防控疫情的必要手段。人体红外测温设备因其非接触、效率高、使用方便的特点在人流密集的各交通关口、医院、住宅小区、企事业单位广泛用。常用的人体红外测温设备主要为红外热成像体温筛查仪和红外体温计。红外热成像体温筛查仪，可在人流密集的公共场所进行大面积监测，自动跟踪、报警高温区域，与可见光视频配合，快速找出并追踪体温较高的人员。

随着红外热成像体温筛查仪在机场、车站等地的大量应用，如何对其进行现场校正就显得非常重要。黑体辐射源作为通用红外目标，主要用于红外热成像系统的性能测试、校正和标定，其稳定精度和稳定性直接影响产品的最终性能。传统的黑体辐射源通过加热或制冷固定为恒温，并作为高精度测温的参考源，在室外受环境影响大，特别是刮风、下雨等极端天气，当黑体辐射源温度发生变化后，无法实时与红外热成像测温仪通讯获知其实时的温度，出现交叉误差，将严重影响红外热成像测温仪精度。传统的黑体辐射源因为需要加热或制冷保持恒温，耗电量和体积较大，使用场合受限制。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种环境温度自动校正的红外热成像测温系统及方法，该系统能够实时与红外热成像测温仪动态传输数据，无需通过加热或制冷稳定温度参考物体的温度，耗电量小，具体技术方案如下：

一种环境温度自动校正的红外热成像测温系统，包括：

温度参考物体，固定在被测场景内，并与被测物处于同一数据采集面内，温度随环境温度变化，温度参考物体的表面材料或涂覆在其上涂层的发射率接近1；

温度测量模块，用于实时测量温度参考物体表面的温度数据；

红外热成像测温仪，用于获取被测物和温度参考物体的热像温度，温度参考物体设置在红外热成像测温仪探测范围内；

通讯模块，用于将温度参考物体表面的温度数据向红外热成像测温仪实时传输；

供电模块，为通讯模块和温度测量模块供电；

所述温度测量模块与通讯模块电连接。

进一步地，所述温度测量模块包括温度采集模块和运算处理模块，温度采集模块用于实时采集温度参考物体表面温度的模拟信号，所述运算处理模块用于将温度模拟信号转换为温度数字信号并进行分析处理和输出；所述温度采集模块与运算处理模块电连接。

优选地，通讯模块至少为有线通讯模块、无线通讯模块或光通讯模块中的一种。

优选地，供电模块为有源供电接口模块、充电电池、太阳能电池或干电池中的至少一种。

优选地，无线通讯模块为蓝牙模块、wifi模块、zigbee模块或rfid模块中的至少一种。

一种环境温度自动校正的红外热成像测温方法，具体包括：

（1）温度参考物体固定在被测场景中，并与被测物处于同一数据采集面内，温度参考物体的表面材料或涂覆在其上涂层的发射率接近于1，其温度随环境温度变化，温度测量模块实时测量温度参考物体表面的温度数据并传输给通讯模块；

（2）红外热成像测温仪同时采集被测物和温度参考物体的红外辐射能量信号，并将采集的红外辐射能量信号转换为数字信号，然后经过分析处理得到被测物和温度参考物体的热像温度；

（3）温度参考物体的表面温度通过通讯模块实时传输给红外热成像测温仪，红外热成像测温仪将温度参考物体的表面温度与热像温度进行分析比较，得出其偏差值，再用该偏差值对被测物的热像温度进行校正，获得被测物的准确温度。

进一步地，所述温度测量模块包括温度采集模块和运算处理模块，温度采集模块用于实时采集温度参考物体表面温度的模拟信号，所述运算处理模块用于将温度模拟信号转换为温度数字信号并进行分析处理和输出；所述温度采集模块与运算处理模块电连接。

温度参考物体始终处于红外热成像测温仪探测范围内。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

（1）本发明中的温度测量模块实时获取温度参考物体处在自然环境中的温度，通过通讯模块实现与红外热成像测温仪动态数据传输，实现对红外热成像测温仪的快速校正，有效提高红外热成像测温仪的测量精度；

（2）本发明中温度参考物体曝露在自然环境中，其温度随环境温度而变化，无需恒温系统通过加热或制冷稳定温度参考物体温度，也即无需对温度参考物体供电维持恒温，因此整个系统耗电量小，采用充电电池或者普通电池即可完成供电，体积小，便于安装和携带。

附图说明

图1是本发明的原理结构图。

具体实施方式

下面结合图1，对本发明的实施方式和具体的操作过程作详细说明，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本发明公开了一种环境温度自动校正的红外热成像测温系统，如图1所示，包括温度参考物体1、温度测量模块、红外热成像测温仪2、通讯模块和供电模块。红外热成像测温仪2用于获取被测物和温度参考物体1的热像温度，温度参考物体1固定在被测场景中，无需供电，始终处于红外热成像测温仪2探测范围内，并与被测物处于同一数据采集面内，温度参考物体1表面温度均匀、表面材料或涂覆在其上涂层的发射率接近于1，是红外热成像测温仪2的采样基准，其暴露于被测场景中，无需通过加热或制冷稳定温度参考物体恒温，其表面温度随环境温度变化，温度测量模块用于测量温度参考物体1实时表面温度数据，通讯模块把温度参考物体表面的温度数据与红外热成像测温仪2实时传输，供电模块用于给通讯模块和温度测量模块供电，温度测量模块与通讯模块电连接。需要注意的是，这里的通讯模块可以集成在温度测量模块上，也可以与温度测量模块分开设置；具体使用时，温度测量模块实时测量温度参考物体1处在场景中的温度数据，通讯模块将温度参考物体1的实时表面温度数据传输给红外热成像测温仪2。

进一步地，温度测量模块包括温度采集模块和运算处理模块，温度采集模块用于实时采集温度参考物体表面的温度模拟信号，运算处理模块用于将温度模拟信号转换为温度数字信号并进行分析处理和输出；温度采集模块与运算处理模块电连接，这里，运算处理模块可以集成在温度采集模块上形成一个可以直接输出温度数字信号的元件，也可以与温度采集模块分开设立，本发明不做限定，只要能完成温度信号的采集分析和输出温度数字信号的功能即可。

在本发明中，温度参考物体1的材料优选紫铜，因为紫铜具有良好的抗氧化能力和较高的热传导性能，使得温度参考物体具有均匀的温度分布且性价比高，也可以在其上涂覆一层高发射率涂层如无光黑漆等黑体材料，以提高温度参考物体的有效发射率。温度参考物体1上可以设置一个或多个测温孔/槽11，为了有效提高温度参考物体的测量精度且减小不均匀性引起的误差，可以适当设置2-4个测温点，温度测量模块分别放入相应的测温孔/槽11内进行测温，测温孔/槽的设置位置可根据温度参考物体的结构以及温度测量模块的形状具体设计，当然温度测量模块也可以直接粘附在温度参考物体1上实现测温，本发明对温度测量模块与温度参考物体的固定方式不做具体限定。

本发明中的通讯方式可以采用有线、无线或光通信中的至少一种，即通讯模块至少为有线通讯模块、无线通讯模块或光通讯模块中的一种。进一步地，无线通讯模块为蓝牙模块、wifi模块、zigbee模块或rfid模块中的至少一种，本发明不做具体限定。

本发明中的温度参考物体不需需通过加热或制冷稳定恒温，也即无需对温度参考物体供电维持恒温，因此整个测温系统功耗低、耗电量小，供电模块可采用有源供电接口模块、充电电池、太阳能电池或干电池的至少一种，鉴于本发明耗电量小、无需电源连续供电，优选供电模块为充电电池，充电一次可连续工作5-8天，体积小，便于携带和移动工作，应用广泛场合。

基于上述实施例提供的环境温度自动校正的红外热成像测温系统，本发明还提供一种环境温度自动校正的红外热成像测温方法，具体包括：

（1）温度参考物体固定在被测场景中，始终处于红外热成像测温仪探测范围内，并与被测物处于同一数据采集面上，温度参考物体曝露在自然环境中，其温度随环境温度变化，温度测量模块实时测量温度参考物体表面的温度数据并传输给通讯模块；温度参考物体的材料可以为紫铜，也可以在温度参考物体的表面上涂覆一层高发射率涂层如无光黑漆等黑体材料；这里，温度测量模块包括温度采集模块和运算处理模块，温度采集模块用于实时采集温度参考物体的表面温度模拟信号，运算处理模块用于将温度模拟信号转换为温度数字信号并进行分析处理和输出；温度采集模块与运算处理模块电连接，这里，运算处理模块可以集成在温度采集模块上形成一个可以直接输出温度数字信号的元件，也可以与温度采集模块分开设立，本发明不做限定，只要能完成温度信号的采集分析和输出温度数字信号的功能即可；

（2）红外热成像测温仪同时采集被测物和温度参考物体的红外辐射能量信号，并将采集的红外辐射能量信号转换为数字信号，然后经过分析处理得到被测物和温度参考物体的热像温度；

（3）温度参考物体的表面温度通过通讯模块实时传输给红外热成像测温仪，红外热成像测温仪将温度参考物体的表面温度与热像温度进行分析比较，得出其偏差值，再用该偏差值对被测物的热像温度进行校正，获得被测物的准确温度。

本发明通过温度测量模块实时获取温度参考物体处在自然环境中的表面温度，通过通讯模块实现与红外热成像测温仪动态数据传输，红外热成像测温仪以温度参考物体的表面温度为采样基准，计算出温度参考物体的表面温度与热像温度的偏移量/率，并以此实现对红外热成像测温仪的快速校正，得出被测物的准确温度，有效提高了红外热成像测温仪的测量精度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等均应包含在本发明的保护范围之内。