本文關鍵詞：基于智能手機的紅外熱成像測溫系統(tǒng)研究

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【摘要】：溫度是表征物體冷熱程度的物理量,測量物體溫度的技術手段成為衡量科技進步的重要指標之一。非制冷型紅外熱像儀,作為一種非接觸的測溫方法,具有無侵害、快速測量等優(yōu)勢,廣泛應用在各行各業(yè),正在朝著以低成本、智能化、微型化的趨勢發(fā)展,而傳統(tǒng)紅熱成像測溫系統(tǒng)的實現(xiàn)平臺普遍存在價格偏高、體積大等缺點。智能手機以其運行速度快、可操作性強、性價比高為特點,改變了人們的生活方式和消費習慣。Android系統(tǒng)作為智能手機的主流操作系統(tǒng),其開源性更容易被應用到除了智能手機之外的其他應用當中,真正實現(xiàn)了資源共享,降低了使用成本。基于這兩個系統(tǒng)的發(fā)展趨勢和優(yōu)勢,研制一款基于Android智能手機的紅外熱成像系統(tǒng)勢在必行,然而,目前缺少這種系統(tǒng)或者存在相關的測溫組件,但是測溫精度普遍偏低,因此,本課題的研究具有重要的實際意義。本文從對黑體的紅外輻射理論研究出發(fā),通過引入發(fā)射率建立起實際物體的紅外輻射理論。詳細介紹了非制冷型紅外熱成像系統(tǒng)的組成部分,并且通過理論推導建立起實際物體的紅外熱成像測溫模型,同時合理分析了測溫過程中出現(xiàn)的誤差。通過紅米note智能手機、紅外探測器組件和Eclipse開發(fā)環(huán)境,在智能手機端實現(xiàn)了紅外熱成像測溫技術。根據(jù)系統(tǒng)的使用場景,設計了夜視模式和經(jīng)過偽彩色處理的測溫模式,在測溫模式下,通過黑體輻射源標定方法,建立了熱成像和溫度的對應關系,通過移動設備便可實現(xiàn)對目標的溫度測量。另外,根據(jù)系統(tǒng)需要,設計了若干系統(tǒng)功能,比如拍照保存、參數(shù)設置等。在本設計中,重點從三個方面對測溫的精度進行了提高。針對紅外探測器在工作過程中出現(xiàn)的響應漂移現(xiàn)象,設計了抑制溫度漂移的恒溫源校正系統(tǒng),該系統(tǒng)固定在光學鏡頭外部,算法集成在熱成像界面中;針對測溫過程中,目標紅外發(fā)射率未知的情況,設計了不需要知道目標發(fā)射率的變譜法測溫系統(tǒng),該系統(tǒng)通過藍牙通信技術來控制濾光片在光路中的切換,進而實現(xiàn)測溫波段的改變;在本文,提出一種精準測量目標發(fā)射率的瞬態(tài)方法,通過測量豬只體表不同部位的發(fā)射率得到正確驗證。另外,紅外熱成像測溫技術作為非接觸的測溫方法,本文研究了距離對測溫的影響,并且研究了測溫中容易被忽略的角度因素對測溫的影響。本課題設計的基于智能手機的紅外測溫系統(tǒng),具有成本低,體積小、移動方便等特點,并且通過三種方法,設計了可靠的測溫精度提高系統(tǒng),保證了測溫精度,達到0.3℃。本文設計的發(fā)射率測量方法,角度因素對測溫的影響研究,對實際測溫具有指導和借鑒意義。
【關鍵詞】：紅外熱成像 測溫 Android 發(fā)射率
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN219
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-14
• 第一章 緒論14-24
• 1.1 引言14-15
• 1.2 紅外熱成像測溫技術的發(fā)展及應用現(xiàn)狀15-19
• 1.2.1 國內(nèi)外非制冷型紅外探測器的發(fā)展現(xiàn)狀16-18
• 1.2.2 非制冷紅外熱成像測溫的應用現(xiàn)狀18-19
• 1.3 課題研究的背景及意義19-21
• 1.4 本文研究內(nèi)容與安排21-22
• 1.5 本章小結22-24
• 第二章 紅外熱成像測溫基本理論24-38
• 2.1 紅外輻射24-29
• 2.1.1 電磁波譜24-25
• 2.1.2 黑體的紅外輻射基本理論25-27
• 2.1.3 實際物體的紅外輻射規(guī)律27-29
• 2.2 非制冷紅外熱成像測溫系統(tǒng)29-35
• 2.2.1 系統(tǒng)組成30-33
• 2.2.2 系統(tǒng)的性能參數(shù)33-35
• 2.3 紅外熱成像測溫模型[55]35-36
• 2.4 測溫中的誤差分析36-37
• 2.5 本章小結37-38
• 第三章 基于智能手機的紅外熱成像系統(tǒng)實現(xiàn)38-62
• 3.1 Android開發(fā)簡介38-42
• 3.1.1 Android系統(tǒng)框架38-40
• 3.1.2 開發(fā)環(huán)境及開發(fā)步驟40-41
• 3.1.3 Android項目的開發(fā)步驟41-42
• 3.2 USB-OTG技術42-45
• 3.2.1 USB介紹42-43
• 3.2.2 USB-OTG工作原理[62]43-45
• 3.3 系統(tǒng)實現(xiàn)45-61
• 3.3.1 開發(fā)材料45-49
• 3.3.2 熱成像在智能手機端的實現(xiàn)49-55
• 3.3.3 基本功能設計55-56
• 3.3.4 測溫模式56-61
• 3.4 本章小結61-62
• 第四章 測溫精度提高方法研究62-80
• 4.1 響應漂移實時校正方法62-68
• 4.1.1 校正原理62-63
• 4.1.2 恒溫源校正系統(tǒng)設計63-67
• 4.1.3 驗證與結論67-68
• 4.2 變譜法測溫方法68-75
• 4.2.1 變譜法的原理69-70
• 4.2.2 變譜法的系統(tǒng)實現(xiàn)70-72
• 4.2.3 驗證與結論72-75
• 4.3 一種實時發(fā)射率測量方法75-78
• 4.3.1 測量原理75
• 4.3.2 實驗設計和步驟75-77
• 4.3.3 實驗與驗證77-78
• 4.4 本章小結78-80
• 第五章 影響測溫精度的因素分析80-88
• 5.1 距離80-82
• 5.1.1 距離對測溫的影響80
• 5.1.2 實驗與結論80-82
• 5.2 角度82-85
• 5.2.1 角度對測溫的影響82
• 5.2.2 實驗與結論82-85
• 5.3 整機性能85-86
• 5.4 本章小結86-88
• 第六章 總結與展望88-90
• 參考文獻90-96
• 致謝96-98
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文98

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