研究目的
研究了一种测量难以触及物体表面空间温度分布的问题,该物体具有不均匀的发射率分布。
研究成果
基于声光可调谐滤光片的光谱成像系统可用于通过常规刚性内窥镜对难以触及的物体进行精确高温测量,从而有效实现对工业高温设备的无损检测。
研究不足
入射光瞳的直径大于标准内窥镜,而角孔径较小,在没有光学耦合器的情况下可能会导致渐晕和能量损失。该系统需要高质量的光学元件来最小化像差,并避免在光谱调谐过程中需要重新聚焦。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用声光光谱成像系统进行非接触式温度测量。通过声光可调谐滤波器(AOTF)实现窄带精确光谱成像。
2:样本选择与数据来源:
使用钨丝灯作为加热对象,由稳流电源提供恒定电流加热,模拟工业环境条件。
3:实验设备与材料清单:
包括刚性内窥镜探头、耦合光学系统(放大倍率0.4x的开普勒望远镜)、配备TeO2晶体的AOTF、Allied Vision Manta G-145相机、80mm焦距镜头及150W卤素照明灯。
4:4x的开普勒望远镜)、配备TeO2晶体的AOTF、Allied Vision Manta G-145相机、80mm焦距镜头及150W卤素照明灯。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:加热对象的辐射光依次通过内窥镜探头、耦合系统和AOTF后聚焦至相机传感器,采集并处理光谱图像。
5:数据分析方法:
基于普朗克黑体方程和维恩近似算法处理各像素光谱数据,通过最小二乘法拟合计算温度与发射率。
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Allied Vision Manta G-145 camera
Manta G-145
Allied Vision
To register the radiation of the lamp with a 16-bit dynamic range, capturing images at 30 frames per second and resolution 1388×1038 pixels.
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acousto-optic tunable filter
Acts as a spectral imaging element to enable precise non-contact temperature measurements and contrast visualization in arbitrary narrow spectral bands.
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rigid borescope
Used as an endoscopic probe to transmit radiation from hard-to-reach objects for inspection and temperature measurement.
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lens
Forms an image of the heated object on the camera sensor, with a focal length of 80 mm.
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halogen lamp
Provides external wide-band illumination for obtaining spectral images of test-charts.
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stabilized current source
Heats the tungsten filament by providing a constant current.
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