紅外測溫儀因其非接觸、高效率的特點被廣泛應用,但其測量精度易受環(huán)境干擾,尤其在強光和低溫場景下誤差顯著。針對這些誤差,需采取綜合性的補償策略。
  一、強光干擾下的補償策略
  強光(尤其是太陽光或高強度人造光源)會直射或反射至被測物表面,其輻射能量會疊加到物體自身的熱輻射上,導致測溫結(jié)果嚴重偏高。
  光學濾波與光譜濾波:這是最核心的補償手段。在探測器前加裝窄帶濾光片,只允許物體在特定紅外波段(如8-14μm大氣窗口)的輻射通過,有效濾除可見光及近紅外等非熱輻射波段的環(huán)境光干擾。
  主動遮蔽與結(jié)構(gòu)設計:為傳感器加裝遮光罩、導流罩等機械結(jié)構(gòu),physicallyblocking環(huán)境直射光的進入路徑。采用內(nèi)壁經(jīng)特殊消光處理的遮光罩,能極大減少雜散光反射。
  算法補償與建模:建立環(huán)境光干擾模型。通過輔助光傳感器監(jiān)測環(huán)境光強度,在算法中引入補償系數(shù),對測量值進行實時修正,削弱背景輻射的影響。
  二、低溫測量下的補償策略
  低溫條件下,物體自身發(fā)射的紅外輻射信號非常微弱,易被環(huán)境輻射及傳感器自身噪聲淹沒,導致測量值偏低且不穩(wěn)定。
  動態(tài)發(fā)射率校正:物體的發(fā)射率(ε)對低溫測量至關(guān)重要。需針對不同材質(zhì)預設和精確設置發(fā)射率參數(shù),甚至開發(fā)基于多波長測量的發(fā)射率自動校正算法。
  環(huán)境溫度補償(REF):傳感器內(nèi)部光學器件的溫度(Tref)會直接影響讀數(shù)。采用高精度溫度探頭實時監(jiān)測Tref,并通過內(nèi)置算法進行補償,消除其自身熱輻射帶來的背景噪聲。
  信號放大與降噪處理:提升低溫下微弱信號的信噪比是關(guān)鍵。采用鎖相放大技術(shù)或數(shù)字信號處理(DSP)算法(如卡爾曼濾波),從噪聲中提取有效信號,提高測量的穩(wěn)定性和準確性。
  近距離測量與熱源屏蔽:盡可能縮短測量距離,減少大氣吸收等路徑損耗。同時,確保儀器本體遠離其他熱源,防止其熱輻射干擾測量環(huán)境。
  結(jié)論:
  高精度的紅外測溫在于對誤差源的深刻理解與系統(tǒng)化補償。通過結(jié)合硬件優(yōu)化(光學濾波、結(jié)構(gòu)設計)與軟件算法補償(建模、濾波、發(fā)射率校正),可顯著提升紅外測溫儀在強光與低溫等惡劣工況下的測量可靠性,滿足工業(yè)與科研的高標準要求。