红外热像法研究空心砖墙表面温度SCIEI北大核心CSCD

建筑墙体的室内表面温度直接反映墙体的保温隔热性能,并且作为室内平均辐射温度的主要组成部分对室内热环境有重要影响。针对建筑工程中大量使用的空心砖墙体具有表面温度不均匀的特点,采用ThermaCAM P20型红外热像仪和ThermaCAM Reporter分析软件,研究应用红外热像法测量空心砖墙体的表面温度,分析空心砖墙体的温度特征以及空心砖、砌筑砂浆、配砖等组成材料对表面温度分布的影响。在高层住宅建筑工程现场,选择三层住宅的填充外墙位置,使用不同的烧结页岩空心砖、砌筑砂浆和配砖砌筑成三种空心砖墙体进行传热实验。通过采集三种烧结页岩空心砖墙体在冬季室内采暖条件下的内表面温度红外热像图,对比分析了两种空心砖和两种砂浆砌筑的墙体表面温度特性数据以及温度均匀性和温度频率分布。结果表明:提高空心砖和砌筑砂浆的保温性,能够有效提高墙体内表面温度,改善室内热环境;由保温砂浆代替水泥砂浆砌筑的节能型烧结页岩空心砖墙体,表面温度的不均匀性从0.6℃下降为0.4℃,并使表面温度频率分布发生变化,从非对称分布变为正态分布;随着表面温度均匀性的提高,平均温度所占的频率增大。本研究为空心砖墙体热功能的提高和优化提供了依据。     

红外热像法研究屋顶绿化对热环境的影响

该研究应用红外热像法测量绿化屋顶的表面温度,进而分析屋顶绿化对热环境的影响。通过采集斜坡屋顶绿化、轻型屋顶绿化和蓄水覆土屋顶绿化在阴天、雨后一天、晴天三种天气条件下的红外热像图,分析对比三种绿化屋顶在同一天内及三种不同天气条件下的温度变化。结果表明绿化屋顶表面温度的变化主要受太阳辐射和气温的影响,而蓄水覆土绿化屋顶的表面温度还受到其含水量的影响;屋顶绿化在夏季天气条件下可有效降低屋顶的表面温度、减小温度波动幅度,有利于改善城市热环境。     

低压蒸汽滴状冷凝表面温度分布实验研究

本文利用自组装技术制备了铜基十八烷基硫醇疏水表面(SAM),通过红外热像仪分析了低压条件下液滴表面和换热表面的温度分布以及液滴脱落引起的温度分布演变。实验结果表明:低压蒸汽冷凝条件下,冷凝表面局部温度分布不均匀;单个液滴表面温度呈中心高边缘低的凸型分布;随着液滴半径的增加,液滴表面温度升高;相同操作压力下,随着过冷度的增加,液滴表面温度降低。在液滴脱落过程中,液滴表面温度逐渐升高,同时裸露出的换热表面局部过冷度增大,局部表面温度呈现出中心低周围高的凹型温度分布,随之恢复到液滴脱落前的温度。随着蒸汽压力降低,冷凝临界过冷度增加,导致裸露表面上具有更低温度的中心区域核化点密度高,最终加剧了整个换热表面液滴尺寸分布的非均匀程度。     

滴状冷凝过程液滴自由表面温度场分析

对于滴状冷凝过程及其传热强化机理, 一般通过分析冷凝壁面上液滴分布和运动规律进行研究, 并且将单个液滴视为稳定的个体, 很少涉及液滴内部运动特征. 本文通过红外热像仪观测了纯蒸气滴状冷凝过程中, 液滴运动时自由表面温度场的演化过程. 发现在疏水壁面上, 液滴由于合并或脱落而发生移动过程中, 其自由表面温度先降低, 而后升高并高于移动前温度. 通过分析疏水表面上液滴移动过程的物理模型, 认为液滴移动时表面液膜发生履带式滚动现象, 或者发生液滴内部与自由表面附近的液体间形成对流和掺混现象. 对液滴运动时表面温度演变规律的分析表明: 触发液滴表面发生持续冷凝可能需要克服一个临界过冷度, 当气液间温差超过该临界值时才诱发冷凝; 液滴合并或脱落等整体运动过程, 导致了液滴内部的运动特征, 并促进了较大尺寸液滴表面发生直接冷凝, 这为强化冷凝传热的研究提供新的思路.     

湿法腐蚀进程的红外热像学研究

提出了一种研究湿法腐蚀进程的新方法———红外热像法。在湿法腐蚀中,金属或半导体基片浸泡在化学试剂中,由于化学能的作用,会在溶剂中产生热能,从而发出红外辐射,利用红外热像仪,将探测到的红外辐射信号送至计算机进行处理,得到热像图,从而可以对湿法腐蚀的进程进行分析。理论分析和实验结果都表明,红外热像法可以直观地观测到湿法腐蚀时显著的热扩散过程,从而对湿法腐蚀进程的监测、控制具有指导意义,同时也是红外技术应用的扩展。     

几种直方图变换法在输电接头红外热像增强中的对比研究

由红外热像仪直接得到的热像会受很多外来因素的干扰而致使图像模糊不清、对比度差,由此在故障诊断过程中,需要对热像进行后续增强处理。总结了影响热故障红外检测准确性的外部因素,分析了输电接头热像的基本特征,采用了基于平方根灰度变换直方图修正和全局均衡化两种方法对热像进行了增强处理。在分析上述两种方法优劣的基础上,提出了一种基于线性平滑滤波的局部均衡化方法。结果表明,基于线性平滑滤波的局部均衡化方法对于处理输电接头热像更有效。     

凝视型非制冷红外热像仪的优化设计

概述了凝视型非制冷热像仪作用距离估算的几种模型及其特点.采用NVTherm分析了320×240凝视型非制冷热像仪的调制传递函数、最小可分辨温差和探测距离.分析结果表小F/#、减小像元间距都能够改善凝视型非制冷热像仪的性能,增加作用距离.外场试验结果与NVTherm的仿真值符合得比较好,表明可以利用NVTherm对凝视型非制冷红外热像仪的设计过程进行优化,并能缩短设计周期.     

舰船红外热像的软件模拟

在建立了合理的舰船传热学模型之后，就要进一步完善舰船热像模拟的理论模型，较为完整地考虑周围环境对物体及物体各部分之间的相互作用，包括太阳辐射、海／天背景辐射、海／空气的对流以及船体各部分的传导和相互辐射。利用计算机技术和面向对象编程方法实现了船体的红外辐射热像与海洋及天空等背景辐射的初步耦合、显示和包括图像储存在内的较完整的热像模拟软件。应用ＶｉｓｕａｌＣ＋＋语言编写，软件具有友好的用户界面和良好的可扩充性，易于维护。     

红外热像仪测试系统的研制与精度验证

目前红外测试能力的建设主要依靠进1：2，设备价格昂贵、供货周期长、维修困难。自主研发的红外测试系统，采用T型离轴折返式平行光管减小杂散红外辐射的影响，采用多帧平均算法减小随机噪声的影响，采用黑体、靶标轮和平行光管的一体化结构设计减小环境温度对平行光管焦距变化的影响，提高了测试精度。红外测试系统软件采用通用化架构和模块化编程技术，扩展性好。该系统与某美国进口的红外测试系统对比，红外热像仪NETD测试结果的偏差小于20％。测试过程和测试配置可自动化，大大提高了批量测试效率。测试系统成本低，性能与国外同类产品相当，性价比高，具有广阔的市场前景。     

红外热像仪在纵向涡强化传热研究中的应用

应用红外热像仪对水介质中HP-LVG4和HP-S背面温度场进行了拍摄,结果表明在加热功率密度基本相当时,HP-LVG4内壁温平均值相对于HP-S降低了18.1%;在平均内壁温基本相当时,HP-LVG4的加热功率密度比HP-S提高了29.3%.以上结果说明,红外热像仪可以较好地应用在纵向涡强化传热研究中.     

高精度非致冷长波红外热像仪的辐射标定

为使非致冷长波红外热像仪在不同温度下保持较高的测温精度,建立了考虑探测器工作温度效应的非致冷长波红外热像仪的辐射标定模型。对非致冷长波红外热像仪进行辐射标定实验,在不同黑体温度和不同亮度增益值条件下,获得了16组图像灰度与探测器工作温度之间的函数关系,建立了目标温度的数学计算模型,并对定标结果进行了实验验证。结果表明：在25～40℃,探测器的工作温度效应可做线性化处理,且与目标温度无关。通过设定合适的亮度增益值可使红外热像仪的测温误差〈0.5℃,极大地提高了非致冷长波红外热像仪在不同温度环境下的测温精度。     

轻量化超宽温度折/衍混合红外热像仪光学系统设计

设计一个用于红外热像仪的轻量化超宽温中波折/衍混合红外热像仪光学系统。光学系统参数:工作波段为3.7 m～4.8 m,相对孔径为1/2,焦距为120 mm,全视场角为5.18,满足100 %冷光栏效率。采用三片式结构,使用硅和锗两种常用的红外材料,以及一个非球面和一个衍射面,系统实现了轻量化和超宽温度下工作。系统在-60℃～160℃温度范围内成像质量接近衍射极限,可供像元尺寸为30 m、像元数256256的凝视型中波红外探测器使用,可探测到2.3 km远的坦克目标。     

目标表面发射率对红外热像仪测温精度的影响

介绍了红外热像仪测温原理,分析了影响红外热像仪测温精度的因素,计算了不同表面发射率下红外热像仪的测温误差曲线。理论分析表明,目标表面发射率越高,红外热像仪测温精度越高。实验改变表面发射率的设置,计算了不同表面发射率对应的总辐射亮度,得到TP8型长波红外热像仪能够精确测温时,目标表面发射率必须大于0.5的结果。最后,对表面发射率分别为0.96、0.93和0.3的3种材料进行实际测温,结果表明,材料表面发射率较高时,红外热像仪具有较好的测温精度。     

复合材料脱粘缺陷的红外热像无损检测

以固体火箭发动机中的玻璃纤维复合材料壳体/绝热层试件的脱粘缺陷为研究对象,利用脉冲闪光灯热激励方式对试件进行加热,用红外热像仪实时监测试件的表面温度场,由表面温度差异来判定试件内部缺陷,然后通过对热像图进行图像增强处理和分割以定量识别缺陷。将实验结果与超声C扫描检测结果进行的对比分析表明:红外热像无损检测方法能够快速直观地发现深度5 mm以内、直径10 mm以上的脱粘缺陷,而超声C扫描检测更适合于对特定缺陷进行准确定量检测。     

红外热像仪参数的双黑体测量装置

对红外热像仪参数双黑体测量装置的工作原理进行了介绍。装置采用双黑体及反射型靶标为温差辐射源，可实现黑体温度温差准直辐射的定期校准和红外热像仪参数测量量值的溯源，也可实现红外热像仪参数的可控性，以及对它进行稳定的、可复现的精确测量。推导出利用红外热像仪参数双黑体测量装置测量信号传递函数SiTF数学模型，分析了红外热像仪参数测量装置的客观因素——仪器常数，针对仪器常数对SiTF测量的影响进行了试验。试验结果表明，仪器常数对红外热像仪SiTF参数测量精度影响较大，并同时影响时域与空域NETD及3D噪声的准确测量。     

红外热成像法研究电路板热分布特性

介绍了一种红外热成像处理技术,以及利用这种红外热成像处理系统研究通电电路板的热平衡分布特性。     

目标表面发射率对红外热像仪测温精度的影响

介绍了红外热像仪测温原理,分析了影响红外热像仪测温精度的因素,计算了不同表面发射率下红外热像仪的测温误差曲线。理论分析表明,目标表面发射率越高,红外热像仪测温精度越高。实验改变表面发射率的设置,计算了不同表面发射率对应的总辐射亮度,得到TP8型长波红外热像仪能够精确测温时,目标表面发射率必须大于0.5的结果。最后,对表面发射率分别为0.96、0.93和0.3的3种材料进行实际测温,结果表明,材料表面发射率较高时,红外热像仪具有较好的测温精度。     

锁相热像方法实验测量Nb2O5薄膜吸收率

利用锁相热像方法定量测量了光学镀膜的吸收率。待测薄膜吸收周期调制的激光能量,在表面形成热波,将红外相机记录的热分布信号进行锁相相关处理,获得信噪比提高的热图像。采用标准吸收样品对系统进行定标,可获得光热信号幅度与样品吸收率之间的定量联系,进而在相同实验条件下测量待测样品,可通过光热信号直接计算获得其绝对吸收率。在1 060 nm波长处开展了实验研究,测量获得了不同厚度Nb₂O₅镀膜的吸收率数值,实测的吸收可达80 ppm。     

手持红外热像仪自动对焦电路的设计与实现

自动对焦可以快速、准确地将镜头调节到最佳位置,但目前该方式在算法和电路设计上还不够成熟,制约了它的应用。通过优化电路设计,选用TMS320VC5509A、FIFO和串口FLASH等低功耗、小尺寸封装芯片组成低功耗自动对焦电路,并基于Sobel算子的Tenengrad的改进图像边缘能量评价函数,采用可变窗口、合适的阈值,配合粗调（定步长）和精调（可变步长）搜索算法,设计实现了一种手持红外热像仪快速、准确地自动对焦的电路。实验结果表明,该方法高效可行,不仅能实现手持红外热像仪对目标的快速捕获,并能降低操作强度。