一种THz被动辐射测温装置

文档序号:25535353发布日期:2021-06-18 20:28阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种thz被动辐射测温装置,其特征在于,所述thz被动辐射测温装置包括多源融合算法处理模块(u4)以及与所述多源融合算法处理模块(u4)连接的太赫兹能量采集模块(u1)、高分辨可见光安装偏角检测模块(u2)以及距离检测模块(u3),其中:

所述太赫兹能量采集模块(u1),用于采集被测高温源发射的太赫兹,并根据所述太赫兹提取太赫兹频域特征峰值;

所述高分辨可见光安装偏角检测模块(u2),用于检测thz被动辐射测温装置在安装过程中产生的偏角;

所述距离检测模块(u3),用于测量thz被动辐射测温装置与被测高温源之间的直线距离;

所述多源融合算法处理模块(u4),用于接收所述太赫兹频域特征峰值、偏角以及直线距离,并根据所述太赫兹频域特征峰值、偏角以及直线距离,获得被测高温源温度值。

2.根据权利要求1所述的thz被动辐射测温装置,其特征在于,所述太赫兹能量采集模块(u1)包括太赫兹能量探测单元(s1)、与所述太赫兹能量探测单元(s1)依次连接的太赫兹时域转换单元(s2)以及太赫兹频域特征峰值提取单元(s3),其中:

所述太赫兹能量探测单元(s1),用于采集被测高温源发射的太赫兹,并将所述太赫兹转换为能量电信号;

所述太赫兹时域转换单元(s2),用于将所述能量电信号转换为频域信号;

所述太赫兹频域特征峰值提取单元(s3),用于根据所述频域信号提取太赫兹频域特征峰值。

3.根据权利要求2所述的thz被动辐射测温装置,其特征在于,所述太赫兹能量探测单元(s1)包括光学孔径(101)、与所述光学孔径(101)依次连接的斩波器(102)、反射镜片(103)以及光源探测器(106),其中:

所述光学孔径(101),用于对被测高温源发射的太赫兹进行约束;

所述斩波器(102),用于截取特定谱段太赫兹信号;

所述反射镜片(103),用于接收所述特定谱段太赫兹信号,并将所述特定谱段太赫兹信号反射给光源探测器(106);

所述光源探测器(106),用于接收所述反射镜片(103)反射的特定谱段太赫兹信号,并将接收的特定谱段太赫兹信号转换为能量电信号。

4.根据权利要求3所述的thz被动辐射测温装置,其特征在于,所述太赫兹能量探测单元(s1)还包括与所述光源探测器(106)连接的低噪声放大器(105)与锁相放大器(104),其中:

所述低噪声放大器(105),用于对所述能量电信号进行放大;

所述锁相放大器(104),用于对放大后的能量电信号进行滤波。

5.根据权利要求1-4任一所述的thz被动辐射测温装置,其特征在于,所述高分辨可见光安装偏角检测模块(u2)包括透镜(107)、与所述透镜(107)依次连接的偏角计算单元和ccd成像单元(108),其中:

所述透镜(107),用于对被测高温源发射和放射的可见光进行聚焦;

所述偏角计算单元,用于根据thz被动辐射测温装置与被测高温源之间的真实距离和距离检测模块(u3)检测的直线距离计算偏角,且所述偏角的计算公式具体为:

其中,代表偏角,hr代表thz被动辐射测温装置与被测高温源之间的真实距离,hl代表距离检测模块(u3)检测的直线距离;

所述ccd成像单元(108),用于将所述偏角计算单元计算出的偏角转换为偏角电信号,并将所述偏角电信号输出给所述多源融合算法处理模块(u4)。

6.根据权利要求1-4任一所述的thz被动辐射测温装置,其特征在于,所述多源融合算法处理模块(u4)包括ddr3内存单元(s5)、与所述ddr3内存单元(s5)依次连接的fpga视频同步处理单元(s6)和fpga多元信息融合分析单元(s7),其中:

所述ddr3内存单元(s5),用于对图像数据、偏角、直线距离以及获得的被测高温源温度值进行保存;

所述fpga视频同步处理单元(s6),用于将可见光视频转码为标准rtsp视频流;

所述fpga多元信息融合分析单元(s7),用于根据所述太赫兹频域特征峰值、偏角以及直线距离,获得被测高温源温度值。

7.根据权利要求6所述的thz被动辐射测温装置,其特征在于,所述fpga多元信息融合分析单元(s7)包括基础能量因子获取子单元、与所述基础能量因子获取子单元依次连接的能量算子获取子单元、能量因子计算子单元、温度映射函数获取子单元和温度值计算子单元,其中:

所述基础能量因子获取子单元,用于根据所述太赫兹频域特征峰值的前九项特征峰值获得基础能量因子;

所述能量算子获取子单元,用于根据所述偏角以及直线距离获得能量算子;

所述能量因子计算子单元,用于根据所述基础能量因子和能量算子计算获得能量因子;

所述温度映射函数获取子单元,用于根据基础能量因子、偏角以及直线距离计算得到的能量因子与被测高温源的真实温度,拟合获得能量因子与温度的映射函数;

所述温度值计算子单元,用于根据所述能量因子与温度的映射函数计算被测高温源温度值。

8.根据权利要求7所述的thz被动辐射测温装置,其特征在于,所述能量因子计算子单元根据所述基础能量因子和能量算子计算获得能量因子的计算公式为:

其中,e(t)代表能量因子,et(t)代表基础能量因子,且e1(t)~e9(t)分别代表所述太赫兹频域特征峰值的前九项特征峰值,代表能量算子,且hl代表直线距离,代表偏角。

9.根据权利要求1所述的thz被动辐射测温装置,其特征在于,所述距离检测模块(u3)具体为激光测距仪,所述thz被动辐射测温装置具体为thz被动辐射测温仪。

10.根据权利要求1所述的thz被动辐射测温装置,其特征在于,所述thz被动辐射测温装置还包括与所述多源融合算法处理模块(u4)连接的用于输出被测高温源温度值的数据输出模块(u5)。


技术总结
本发明公开了一种THz被动辐射测温装置,包括太赫兹能量采集模块,用于采集被测高温源发射的太赫兹,并根据太赫兹提取太赫兹频域特征峰值,高分辨可见光安装偏角检测模块,用于检测THz被动辐射测温装置在安装过程中产生的偏角,距离检测模块,用于测量THz被动辐射测温装置与被测高温源之间的直线距离,多源融合算法处理模块,用于接收太赫兹频域特征峰值、偏角以及直线距离,并根据太赫兹频域特征峰值、偏角以及直线距离,获得被测高温源温度值,解决了现有非接触式测温装置在复杂恶劣环境下对高温物体温度检测精度低的技术问题,巧妙利用太赫兹波穿透性强的特点,在保证复杂环境中还能接受到太赫兹信号,从而对被测高温源进行精确测温。

技术研发人员:陈致蓬;桂卫华;阳春华
受保护的技术使用者:中南大学
技术研发日:2021.02.07
技术公布日:2021.06.18
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