基于智能手机的红外热成像测温系统研究

发布时间：2017-09-09 15:21

  本文关键词：基于智能手机的红外热成像测温系统研究

  更多相关文章： 红外热成像 测温 Android 发射率

【摘要】：温度是表征物体冷热程度的物理量,测量物体温度的技术手段成为衡量科技进步的重要指标之一。非制冷型红外热像仪,作为一种非接触的测温方法,具有无侵害、快速测量等优势,广泛应用在各行各业,正在朝着以低成本、智能化、微型化的趋势发展,而传统红热成像测温系统的实现平台普遍存在价格偏高、体积大等缺点。智能手机以其运行速度快、可操作性强、性价比高为特点,改变了人们的生活方式和消费习惯。Android系统作为智能手机的主流操作系统,其开源性更容易被应用到除了智能手机之外的其他应用当中,真正实现了资源共享,降低了使用成本。基于这两个系统的发展趋势和优势,研制一款基于Android智能手机的红外热成像系统势在必行,然而,目前缺少这种系统或者存在相关的测温组件,但是测温精度普遍偏低,因此,本课题的研究具有重要的实际意义。本文从对黑体的红外辐射理论研究出发,通过引入发射率建立起实际物体的红外辐射理论。详细介绍了非制冷型红外热成像系统的组成部分,并且通过理论推导建立起实际物体的红外热成像测温模型,同时合理分析了测温过程中出现的误差。通过红米note智能手机、红外探测器组件和Eclipse开发环境,在智能手机端实现了红外热成像测温技术。根据系统的使用场景,设计了夜视模式和经过伪彩色处理的测温模式,在测温模式下,通过黑体辐射源标定方法,建立了热成像和温度的对应关系,通过移动设备便可实现对目标的温度测量。另外,根据系统需要,设计了若干系统功能,比如拍照保存、参数设置等。在本设计中,重点从三个方面对测温的精度进行了提高。针对红外探测器在工作过程中出现的响应漂移现象,设计了抑制温度漂移的恒温源校正系统,该系统固定在光学镜头外部,算法集成在热成像界面中;针对测温过程中,目标红外发射率未知的情况,设计了不需要知道目标发射率的变谱法测温系统,该系统通过蓝牙通信技术来控制滤光片在光路中的切换,进而实现测温波段的改变;在本文,提出一种精准测量目标发射率的瞬态方法,通过测量猪只体表不同部位的发射率得到正确验证。另外,红外热成像测温技术作为非接触的测温方法,本文研究了距离对测温的影响,并且研究了测温中容易被忽略的角度因素对测温的影响。本课题设计的基于智能手机的红外测温系统,具有成本低,体积小、移动方便等特点,并且通过三种方法,设计了可靠的测温精度提高系统,保证了测温精度,达到0.3℃。本文设计的发射率测量方法,角度因素对测温的影响研究,对实际测温具有指导和借鉴意义。
【关键词】：红外热成像 测温 Android 发射率
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN219
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-14
• 第一章 绪论14-24
• 1.1 引言14-15
• 1.2 红外热成像测温技术的发展及应用现状15-19
• 1.2.1 国内外非制冷型红外探测器的发展现状16-18
• 1.2.2 非制冷红外热成像测温的应用现状18-19
• 1.3 课题研究的背景及意义19-21
• 1.4 本文研究内容与安排21-22
• 1.5 本章小结22-24
• 第二章 红外热成像测温基本理论24-38
• 2.1 红外辐射24-29
• 2.1.1 电磁波谱24-25
• 2.1.2 黑体的红外辐射基本理论25-27
• 2.1.3 实际物体的红外辐射规律27-29
• 2.2 非制冷红外热成像测温系统29-35
• 2.2.1 系统组成30-33
• 2.2.2 系统的性能参数33-35
• 2.3 红外热成像测温模型[55]35-36
• 2.4 测温中的误差分析36-37
• 2.5 本章小结37-38
• 第三章 基于智能手机的红外热成像系统实现38-62
• 3.1 Android开发简介38-42
• 3.1.1 Android系统框架38-40
• 3.1.2 开发环境及开发步骤40-41
• 3.1.3 Android项目的开发步骤41-42
• 3.2 USB-OTG技术42-45
• 3.2.1 USB介绍42-43
• 3.2.2 USB-OTG工作原理[62]43-45
• 3.3 系统实现45-61
• 3.3.1 开发材料45-49
• 3.3.2 热成像在智能手机端的实现49-55
• 3.3.3 基本功能设计55-56
• 3.3.4 测温模式56-61
• 3.4 本章小结61-62
• 第四章 测温精度提高方法研究62-80
• 4.1 响应漂移实时校正方法62-68
• 4.1.1 校正原理62-63
• 4.1.2 恒温源校正系统设计63-67
• 4.1.3 验证与结论67-68
• 4.2 变谱法测温方法68-75
• 4.2.1 变谱法的原理69-70
• 4.2.2 变谱法的系统实现70-72
• 4.2.3 验证与结论72-75
• 4.3 一种实时发射率测量方法75-78
• 4.3.1 测量原理75
• 4.3.2 实验设计和步骤75-77
• 4.3.3 实验与验证77-78
• 4.4 本章小结78-80
• 第五章 影响测温精度的因素分析80-88
• 5.1 距离80-82
• 5.1.1 距离对测温的影响80
• 5.1.2 实验与结论80-82
• 5.2 角度82-85
• 5.2.1 角度对测温的影响82
• 5.2.2 实验与结论82-85
• 5.3 整机性能85-86
• 5.4 本章小结86-88
• 第六章 总结与展望88-90
• 参考文献90-96
• 致谢96-98
• 攻读学位期间发表的学术论文98

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本文编号：821209