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MIKRON M310 黑體爐在紅外熱像儀中的校準方法研究

摘要

紅外熱成像系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于航空航天、材料檢測及高溫場測量等領(lǐng)域高效節能，其測溫精度直接影響到實驗結(jié)論的可靠性影響力範圍。本文以 MIKRON M310 黑體爐為標準輻射源，對 FLIR A655 紅外熱像儀進行低溫段（50°C–300°C）的校準新創新即將到來，通過理論模型與實驗結(jié)果對比邁出了重要的一步，驗證了熱像儀在該溫區(qū)內(nèi)的測量準確性，并為后續(xù)高溫測量提供了基礎(chǔ)參考設施。

1. 引言

紅外熱像儀作為非接觸式溫度測量工具需求，測量精度受到多個因素影響，其中系統(tǒng)校準至關(guān)重要組合運用。黑體爐作為理想的熱輻射源相對開放，在紅外系統(tǒng)標定中被廣泛使用推進高水平。MIKRON M310 黑體爐提供穩(wěn)定、可控的低溫紅外輻射拓展應用，為熱像儀的校準提供可靠依據(jù)生產創效。

2. 校準設(shè)備與參數(shù)設(shè)置

實驗環(huán)境控制參數(shù)如下：

• 相對濕度：50%

• 環(huán)境溫度：20°C

• 相機與黑體距離：60 cm

• 采樣頻率：6.25 fps

• 每幀采集時間：160 ms

3. 校準方法與步驟

3.1 黑體溫度設(shè)定與穩(wěn)定

將 MIKRON M310 設(shè)置為一系列固定溫度點，如 50°C敢於挑戰、100°C不斷創新、150°C、200°C提供了遵循、250°C參與水平、300°C。待溫度穩(wěn)定后服務效率，啟動采集系統(tǒng)明確相關要求。

3.2 紅外圖像采集

將熱像儀對準黑體輻射面，在軟件中選定輻射均勻區(qū)域（如圖中藍色圓形區(qū)域）統籌發展，實時采集熱圖像深化涉外。

3.3 提取平均輻射信號

使用 FLIR 軟件提取目標區(qū)域的平均數(shù)字信號值（Object Signal，OSmed）生產製造，即熱像儀內(nèi)部系統(tǒng)輸出的灰度值開展試點，代表該區(qū)域的紅外輻射強度。

3.4 理論熱信號計算

基于 Planck 定律共同，并結(jié)合傳感器響應(yīng) Rt(λ)推進一步、光學系統(tǒng)透過率 Rot(λ) 及濾波器透過率 F(λ)，計算理想黑體在相應(yīng)溫度下的輻射強度 Gtheory(T)：

$$G(T)={\int }_{{\lambda }_1}^{{\lambda }_2}\epsilon ?R_t(\lambda )?R_{opt}(\lambda )?F(\lambda )?\frac{C_1}{{\lambda }^5(e^{\frac{C_2}{\lambda T}}?1)}d\lambda$$

其中：

• $\epsilon =0.995$（MIKRON M310 的近黑體特性）

• $C_1$簡單化、$C_2$：普朗克常數(shù)項

3.5 模型驗證與擬合

將每一組溫度對應(yīng)的 OSmed 與理論熱信號 G(T) 對比（見圖 15）力度，并進行誤差分析：

$$\text{誤差}=\frac{\mathrm{\mid }O{S}_{\text{med}}^{\text{exp}}?G_{\text{theory}}\mathrm{\mid }}{G_{\text{theory}}}$$

當誤差控制在 2% 以內(nèi)，說明紅外熱像儀輸出與理論模型吻合良好系統性，校準有效勇探新路。

4. 校準結(jié)果與分析

校準結(jié)果顯示，F(xiàn)LIR A655 在 MIKRON M310 提供的 50–300°C 范圍內(nèi)傳遞，其數(shù)字信號與理論熱信號之間呈良好線性關(guān)系方法，驗證了儀器響應(yīng)模型的準確性。該過程為高溫段校準（如使用 MIKRON M305/M390）提供了可擴展基礎(chǔ)信息化技術。

5. 結(jié)論

通過使用 MIKRON M310 黑體爐建立紅外熱像儀在低溫段的溫度-信號映射關(guān)系發揮作用，不僅提高了測量精度，也為后續(xù)開展高溫實驗提供了理論支持和實驗保障逐步顯現。此方法適用于所有需高精度紅外測溫的研究與工程應(yīng)用場景銘記囑托。