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  • ISSN:0253-9993
  • CN: 11-2190/TD

《煤炭学报》

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矿井红外热成像远距离测温误差分析与精确测温方法

作者(Author):

  • 孙继平
  • 范伟强

作者单位:

  • 中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院

关键词:

  • 红外热成像
  • 火灾报警
  • 辐射照度
  • 空气透过率
  • 衰减模型
  • 精确测温
  • 摘要
  • 论文图表
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为实时监测煤矿井下高温热源,及时发现矿井火灾并报警,分析了矿井红外热成像远距离测温误差,提出了矿井红外热成像远距离精确测温方法,并通过了试验验证。建立了热成像仪接收的单波辐射照度与图像灰度之间的函数关系,得到了热成像仪的辐射测温公式;通过对矿井空气中主要成分的体积分数和红外吸收强度的分析,确立了影响矿井红外热成像远距离测温精度的环境参数,分析了辐射路径中水蒸气、CO2、SO2和CH4吸收、粉尘散射对红外测温精度的影响;结合测量环境条件,对矿井空气透过率进行实时修正,并根据水蒸气、CO2、SO2、CH4的吸收衰减和粉尘的散射衰减,构建了矿井空气总透过率与辐射测温距离的衰减模型;结合热成像仪的辐射测温公式、热成像仪接收的单波辐射照度与图像灰度之间的函数关系和矿井气体和粉尘的衰减模型,提出了红外热成像的远距离精确测温方法,并进行了试验验证。结果表明:提出的精确测温方法测得的物体温度比辐射温度更接近于物体真实温度;目标表面温度变化对测温精度的影响较小,测温路径中的辐射衰减对测温精度影响较大;随着测温距离的增大,红外辐射的总透过率逐渐减小;在35 m测温处,热成像仪自带算法测得的平均相对误差为12.22%,精确测温方法测得的平均相对误差为2.85%,温度测量误差大幅下降。

孙继平,范伟强. 矿井红外热成像远距离测温误差分析与精确测温方法[J]. 煤炭学报,2022,47(4):1709-1722. SUN Jiping,FAN Weiqiang. Error analysis and accurate temperature measurement method of infrared thermal imaging longdistance temperature measurement in underground mine[J]. Journal of China Coal Society,2022,47(4):1709-1722.
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