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用红外热像仪准确测量物体表面的温度场分布不仅受到自身参数(灵敏度、发射率)设定正确与否和外界环境状态(如环境中水蒸气、二氧化碳及微粒粉尘含量大小，目标距离的远近等)因素的影响，还要受到探测器性能退化、数据及图像处理系统电子元件的老化、制冷器性能及制冷介质纯度等因素的影响。上述诸多因素中，参数设定和环境状态可以人为控制和调节，但仪器本身结构老化引起的测量误差很难控制。因此，定期标定热像仪是准确测量的基本保证。本文介绍了用高精度黑体炉对TVs一2000型热像仪进行标定和对标定数据处理的方法，给出拟合曲线及误差曲线，并就标定中产生的误差进行了分析。
1 标定方法及数据处理
标定中，黑体炉工作温度设定为30℃、50℃、90℃、120℃、150℃、200℃ 、300℃、400℃，距离设定为70 cm、110 cm、150 cm、230 cm、310 cm，黑体炉视为绝对黑体。用上述方法对热像仪的一倍镜头标定后，利用线性回归法对标定数据进行处理。
1．1 同一距离、不同温度的测量
用一元线性回归对同一距离、不同温度测量数据进行拟合，拟合曲线见图1，相对误差见图2。
表1中序号1～5分别对应不同距离(70～310 cm)下的拟合曲线。设拟合方程为y＝a+bx，y为热像仪的测量值， 为黑体炉的显示值；误差曲线 |
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方程为y’ = +nx，y’为测量误差。c代表相关系数，S代表标准差。利用一元线性回归对测量数据进行拟合的结果如表1。
图1表明，5个距离的标定数据都能用直线很好地拟合，而且5条拟合曲线的斜率b都非常接近1，这说明对一倍镜头来说，测量精度是很高的，并且标定距离对测量的影响不大。但也应看到，热像仪一倍镜头在同一距离、不同温度的拟合直线的斜率有减小的趋势，即随着标定距离的增大，测量的绝对误差相应增大，但相对误差基本不变。图2表明，在低温范围(小于1O0℃)内热像仪的相对误差比较大，达到4 ％。在较高温度(大于1O0℃)时，相对误差小于2％ ，而且相对误差随距离
的增大有增加的趋势。因此，TVS一2000型红外热像仪适合于较高温度的测量，这和该热像仪的工作波长较短(3～5．4µm)是相吻合的。 |
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通过回归效果检验表明，当a一0．05时，所有曲线的拟合结果都是显著的。
1．2 同一温度、不同距离的温度标定同一温度、不同距离(7O cm、110 cm、150 cm、230 cm、310 cm)的温度测量数据拟合曲线如图3、图4所示(图中序号1～8为不同温度，与表2相对应) |
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从图4可见，在较低温度(小于100 C)时，随标定距离的增大，相对误差增大较快；当标定温度较高(大于100 C)时，随标定距离增大，相对误差增长较慢。故该镜头对较高温度的测量更准确。
表2中序号1～ 8分别对应不同温度(30～400℃)下的拟合曲线，方程设为Y=A+BX，X 为标定距离，y为热像仪测量温度；误差拟合曲线的方程设为Y’=M+NX，Y’为热像仪测量误差。
从标定数据的拟合曲线看出，数据的线性度是比较好的。用一元线性回归得到表2所示的回归数据，不难看出，该组直线的斜率非常小，几乎接近于零，在二维坐标图上近似为平行于 轴的直线。 |
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