Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Thermal camera system integrated into firefighter helmet

Sosnowski T., Madura H., Bieszczad G., Kastek M.

Measurement Automation Monitoring

|

2017

|

Vol. 63, No. 2

52--56

EN

The paper presents a firefighter helmet with integrated thermal camera system, OLED display, sensors for monitoring the vital signs of a firefighter-rescuer and communication system for transmitting such data as live thermal video streaming, body temperature, heart rate and ambient temperature. The developed helmet, apart from its typical function as personal protection device against threats associated with firefighter’s work, also provides enhanced capability of carrying out rescue missions in low-visibility scenarios, thus increasing the safety of a firefighter itself.

2

Multi-function analysis of hyperspectral data

Rutkowski R., Kastek M., Madura H., Sosnowski T.

Measurement Automation Monitoring

|

2017

|

Vol. 63, No. 2

57--59

EN

Paper is about a new method of detection and identification of gases using an infrared imaging Fourier-transform spectrometer. It’s focused on using a multi-function toolbox to get the best results possible. New interface introduces a chain of operations that allows the user to set a sequence of functions for the data analysis. It’s focused on combining methods of detection like using a sequence of filters for gases detections. Also new functions can be added by any user.

3

Thermovision system for aircraft landing

Sosnowski T., Madura H., Bieszczad G., Kastek M.

Measurement Automation Monitoring

|

2015

|

Vol. 61, No. 6

180--183

EN

The paper presents the developed multispectral optoelectronic aircraft landing assistance and data transmission system for flight control. The purpose of the system is to provide information about the landing aircraft (in the day, at night and in the haze), such as the location of the aircraft in the runway axis, altitude, distance to touchdown and the condition of the plane components like landing gear etc. The system employs two infrared cameras working in spectral range of 3-5 µm and 8-12 µm and a video camera module. The system was tested in laboratory and in the field.

4

Termowizyjne kamery obserwacyjne - budowa, zastosowania i krajowe możliwości realizacji

Madura H., Sosnowski T., Bieszczad G.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2014

|

R. 90, nr 9

5-8

PL

W artykule omówiono podstawowe zespoły obserwacyjnych kamer termowizyjnych z chłodzonymi i niechłodzonymi matrycami detektorów podczerwieni oraz podano przykłady zastosowań tych kamer. Opisano parametry najnowszych zespołów matrycowych detektorów podczerwieni oraz zaprezentowano budowę obiektywów i zespołów elektronicznego przetwarzania danych kamery. Oszacowano krajowe możliwości seryjnej produkcji obserwacyjnych kamer termowizyjnych. Opisano i scharakteryzowano posiadaną w kraju bazę technologiczną.

EN

The article discuses essential modules of observation thermal cameras with cooled and uncooled focal plane arrays. In the article a brief description of the state of the art detector arrays parameters is present. There is also a description of optical system design and principal tasks of image processing units in thermal cameras. The article also describes characteristics of national technological infrastructure.

5

Stanowisko do pomiaru jasności monitora z wyświetlaczem OLED

Kubicki J., Sosnowski T., Madura H., Bieszczad G.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2014

|

R. 90, nr 9

58-61

PL

W wielu urządzeniach np. kamerach wideo, obraz jest wyświetlany na miniaturowym monitorze, o ściśle zdefiniowanym zakresie regulacji jasności. Wymaga to kontroli czy wyświetlacz umożliwia regulację jasności obrazu w wymaganym zakresie. W artykule omówiono budowę stanowiska pomiarowego i metodę pomiaru jasności obrazu miniaturowych monitorów z wyświetlaczem OLED, które jest używane na etapie produkcji oraz badań zakładowych monitorów w PCO S.A. w Warszawie.

EN

In many imaging devices like cameras, the image is displayed in miniature monitor with capability of brightness regulation in a well-defined range. This brings the need to measure and control the brightness regulation range of such a device. The article discusses the construction of a measurement stand and method for measuring the brightness of miniature monitors with OLED displays. Elaborated laboratory setup is used in development and production process of displays in PCO S.A.

6

Analysis possibility of detection hidden object based on hyperspectral and multispectral data

Kastek M., Kowalski M., Polakowski H., Sosnowski T., Pałka N., Madura H.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2014

|

R. 90, nr 9

42-45

EN

Risks to the safety of public zones (generally available for people) are related mainly to the presence of hidden dangerous objects (such as knives, guns, etc.) and their usage. Modern system for the monitoring of such zones attempt to detect dangerous tools using multispectral cameras working in different spectral ranges: the visible radiation, near, medium and long range infrared and recently also in terahertz range. In order to develop methods and algorithms to detect hidden objects it is necessary to determine the thermal signatures of such objects of interest. Cameras used for measurements were working in spectral range 0.7-12.5 μm. An infrared imaging Fourier transform spectroradiometer was also used, working in spectral range 7.7-11.7 μm. Analysis of registered thermograms and hyperspectral datacubes has yielded the thermal signatures for: two types of guns, two types of knives and home-made explosive bombs. The determined thermal signatures will be used in the development of method and algorithms of image analysis implemented in proposed monitoring systems.

PL

Zagrożenia bezpieczeństwa publicznego w strefach publicznych (ogólnie dostępnych dla ludzi) są przede wszystkim związane z wykryciem ukrytych niebezpiecznych obiektów (takich jak noże, pistolety, itp.) oraz ich użyciem. Nowoczesne systemy monitorowania tych stref posiadające wielowidmowe kamery, pracujące w różnych zakresach spektralnych: promieniowaniu widzialnym, krótkim, średnim i dalekim zakresie podczerwieni i ostatnio również w falach terahercowych pozwalają na wykrywanie niebezpiecznych narzędzi. W celu opracowania metod i algorytmów, które umożliwiają wykrywanie ukrytych niebezpiecznych obiektów konieczne jest określenie parametrów sygnatur takich obiektów. Podczas pomiarów zastosowano pomiarowe kamery pracujące w zakresie spektralnym 0,7-12,5 m oraz dodatkowo obrazowy Fourierowski spektroradiometr podczerwieni, pracujący w zakresie spektralnym 7,7-11,7 m. Analiza zarejestrowanych termogramów i hiperspektralnych danych datacubes pozwoliło na określenie sygnatur termicznych: dwóch rodzajów pistoletów, dwóch typów noży i domowych improwizowanych ładunków wybuchowych. Wyznaczone sygnatury termalne zostały użyte w opracowanych metodach i algorytmach analizy obrazów, które mogą być zaimplementowane w systemie ochrony.

7

Non-uniformity correction in microbolometer array with temperature influence compensation

Krupiński M., Bieszczad G., Sosnowski T., Madura H., Gogler S.

Metrology and Measurement Systems

|

2014

|

Vol. 21, nr 4

709--718

EN

In the article a non-uniformity correction method is presented which allows to compensate for the influence of detector’s temperature drift. For this purpose, dependency between output signal value and the temperature of the detector array was investigated. Additionally the influence of the temperature on the Offset and Gain coefficients was measured. Presented method utilizes estimated dependency between output signal of detectors and their temperature. In the presented method, the shutter is used for establishing signal reference. Thermoelectric cooler is used for changing the temperature of the detector array.

8

Zautomatyzowane stanowisko do wyznaczania wartości parametrów i kalibracji obserwacyjnych kamer termowizyjnych

Sosnowski T., Madura H., Firmanty K., Bareła J., Bieszczad G., Kubicki J.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2013

|

R. 59, nr 9

962--965

PL

Kamery termowizyjne znajdują zastosowanie w coraz większej liczbie dziedzin nauki, techniki i życia. Wynikiem tego jest produkcja względnie niedrogich kamer termowizyjnych, które muszą zostać poddane kalibracji i ocenie zakładanych parametrów. W artykule zostało przedstawione zautomatyzowane stanowisko do pomiaru parametrów i kalibracji kamery termowizyjnej. Zostały opisane wszystkie elementy stanowiska takie jak moduł przemieszczeń liniowych i techniczne ciała doskonale czarne. Opisano również algorytmy i procedury wyznaczania parametrów i współczynników kalibracyjnych kamery termowizyjnej.

EN

Technological development in the field of infrared and thermal imaging has caused that thermal imaging cameras are used in more and more fields of science, technology and life. In the paper there is presented an automatic measurement and calibration stand capable of measuring the fundamental parameters of a thermal imaging camera. All components of the module, such as a linear motion controller and an actuator or a technical perfect black body are described. An algorithm for determining calibration parameters of the thermal imaging camera is presented. In the paper there are discussed the basic parameters of the calibrated infrared camera, the IR Capture device to capture data from the infrared camera via a specialized bus called the VideoBus. The UPCD and VideoBus standards are described. The paper presents the IRDiag software for recording the measurement data and determining the parameters and NUC correction factors used for infrared cameras. The software also allows control of all elements of the measurement stand and automation of most tasks performed by a user during the standard calibration procedure. The measurement stages are described and presented in the form of software window screenshots. The measurement stand was tested with regard to the accurate evaluation of parameters and calibration coefficients.

9

Algorytm syntezy obrazu termowizyjnego z obrazem z kamery wideo

Krupiński M., Sosnowski T., Madura H., Dąbrowski M.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2012

|

R. 88, nr 11b

83-86

PL

W artykule opisano algorytm dopasowania dwóch obrazów przedstawiających tę samą scenę, rejestrowaną jednocześnie w zakresie podczerwieni i zakresie widzialnym. Dopasowanie obrazów wykonywane jest na podstawie detekcji poruszających się obiektów. Prezentowany algorytm syntezy obrazów cechuje się małą złożonością obliczeniową i względnie krótkim czasem realizacji. Dzięki temu opracowana metoda może być z powodzeniem stosowana w urządzeniach przenośnych do syntezy sekwencji obrazów.

EN

In this paper we propose an image registration algorithm. Proposed algorithm allows for aligning two images of the same scene captured simultaneously by sensors operating in different wavebands (Infrared and Vision). The transformation coefficients for aligning images are calculated on basis on moving objects in both images. Presented method is characterized by low computational complexity and short time of calculation.

10

Metoda przetwarzania obrazu termowizyjnego i obrazu wizyjnego we wspólnym systemie cyfrowym

Krupiński M., Madura H., Sosnowski T., Bieszczad G.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2012

|

R. 58, nr 7

575-577

PL

W systemach obserwacyjnych coraz częściej stosuje się zespół kamery termowizyjnej i kamery wideo. Znaczna różnica w standardzie rejestrowanych obrazów sprawia, że ich jednoczesne przetwarzanie jest zadaniem złożonym. W artykule przedstawiono metodę pozwalającą na przetwarzanie obrazu termowizyjnego i obrazu wideo we wspólnym systemie cyfrowym. Zaprezentowane rozwiązanie pozwala na wyświetlanie rejestrowanego obrazu jednocześnie w dwóch różnych standardach wideo. Opracowana metoda została przetestowana i zaimplementowana w sprzęcie.

EN

Multisensory systems are often used in security systems for border surveillance and protection as well as in various military systems like fire control systems. In security systems combined infrared and vision cameras are used to increase effectiveness and detection efficiency. The reason for wide use of infrared cameras in many surveillance and industrial areas is registration of an image in the infrared waveband, which provides new information about the observed process. A traditional vision camera works in the visible spectrum and is applied in security systems for face recognition and identification providing evidence to incidents in the monitored area. A system consisting of infrared and visible cameras allows observing the scene in two wavebands merging advantages of both technologies. The image digital processing system must be designed with consideration about differences between infrared and vision images. Images from different cameras, besides different information in the picture, can also have different resolution, frame rate and data width. The paper presents an approach to integrating a video channel with infrared channel despite of different pixel clock frequencies and different resolutions of the cameras. A method for integration of two different image data streams from visual and infrared cameras in a single digital system is presented. Furthermore, a method for providing display functionality on monitors working in two different video standards is proposed. The presented system has been tested and

11

Metoda wyznaczania czułości mikrobolometrycznych detektorów podczerwieni z zastosowaniem wymiennych przesłon optycznych

Bieszczad G., Gogler S., Krupiński M., Madura H.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2012

|

Vol. 53, nr 10

36-39

PL

W artykule opisano metodę wyznaczania czułości detektorów podczerwieni w matrycy mikrobolometrycznej. W metodzie tej uwzględniono parametry geometryczne i optyczne matrycy detektorów podczerwieni oraz układu pomiarowego. Opracowano specjalne stanowisko pomiarowe składające się z dwóch precyzyjnych powierzchniowych ciał czarnych, przesłon ograniczających aperturę układu pomiarowego, interfejsu elektronicznego od akwizycji danych odczytywanych z matrycy detektorów podczerwieni oraz algorytmu do korekcji wartości czułości z uwzględnieniem parametrów optycznych toru pomiarowego.

EN

In article the method of determining the sensitivity of detectors in a microbolometer array is described. In this method geometrical and optical parameters of the detector array and the measurement system are taken into account. A special test bench was constructed and is consisting of: two precise surface black bodies, aperture limiter, an electronic interface for data acquisition and software for measurement results correction taking into account the optical parameters of the measuring stand.

12

Metoda korekcji czułości matrycowych detektorów podczerwieni

Orżanowski T., Sosnowski T., Madura H.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2011

|

R. 57, nr 10

1108-1111

PL

W artykule przedstawiono metodę korekcji czułości matrycowych detektorów podczerwieni, która nie wymaga pamiętania pełnej tablicy współczynników korekcyjnych. Wartości współczynników korekcji czułości dla każdej kolumny detektorów IR w matrycy są aproksymowane wielomianem n-tego stopnia w funkcji numeru wiersza. Pozwala to na zmniejszenie wymagań dla systemu cyfrowego przetwarzania sygnału z matrycy, ponieważ w pamięci są przechowywane tylko współczynniki wielomianów dla poszczególnych kolumn matrycy zamiast współczynniki korekcyjne dla wszystkich detektorów. Opracowana metoda jest tylko nieznacznie gorsza od metody dwupunktowej używającej kompletnych tablic współczynników korekcyjnych.

EN

In this paper a nonuniformity correction (NUC) method for infrared focal plane array (IRFPA) response that uses a reduced table of correction coefficients is presented. In this method the gain correction coefficients of infrared detectors in array are estimated by means of the approximation polynomials (Eq. 1) of the row number for the each detector column in the array. It allows reducing significantly hardware requirements for the IRFPA output readout system because the system has to store in a memory just the poly-nomial coefficients for particular columns instead of the correction coefficients for all detectors in the array. The polynomial coefficients are assigned by the least mean square method using the set of true gain coefficients which are obtained, as in the two-point correction procedure, by means of infrared blackbodies (Fig. 2). After that the gain coefficients estimated by these polynomials can be used in the standard NUC algorithm to compensate a detector response nonuniformity. The real-time processing of a detector response is possible especially when the field-programmable gate array devices are applied to the IRFPA readout system. The proposed NUC method is just a bit worse than the two-point correction with the full table of the gain correction coefficients (Fig. 4).

13

FPGA-BASED system for image processing in high resolution infrared camera

Sosnowski T., Bieszczad G., Kastek M., Madura H.

Zeszyty Naukowe. Telekomunikacja i Elektronika / Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy

|

2010

|

z. 13

43--53

EN

In article a digital system for high resolution infrared camera control and image processing is described. The camera is built with use of bolometric focal plane array of size 640 by 480 detectors. Designed module controls the microbolometer Focal Plane Array (FPA), performs non-uniformity correction, bad pixel mapping and controls the process of displaying the thermal image. The system was designed in such a way, that signal processing algorithms, needed for specific tasks, can be implemented in it without hardware modifications. It was achieved by the application of a FPGA device and microprocessor unit, which both can be re-programmed inside the system. This scientific work is funded as a development project from science funds for years 2009-2011.

PL

W artykule opisano uniwersalny cyfrowy system sterowania i przetwarzania dla kamery termowizyjnej z matrycowym detektorem bolometrycznym rejestrującym promieniowanie w zakresie widmowym w przedziale 8÷12 μm. Najważniejszym zadaniem systemu jest odczytanie sygnałów z poszczególnych detektorów matrycy oraz korekcja wartości wzmocnienia i napięcia przesunięcia charakterystyki czułości dla każdego detektora matrycy. Następnym zadaniem jest przetworzenie analogowych sygnałów z matrycy na postać cyfrową i ich zamiana na obraz termiczny. Dane odczytane z matrycy są przekazywane do następnych modułów kamery termowizyjnej za pomocą magistrali danych obrazowych. Układ sterowania odczytem jest ponadto wyposażony w magistralę sterowania za pomocą, której można ustawić parametry generowanych sygnałów dla matrycy mikrobolometrycznej. Parametry, które mogą podlegać zmianie to liczba obrazów odczytywanych w ciągu sekundy oraz czas całkowania sygnału z detektorów. W kolejnych modułach przetwarzania obrazu dokonywane są operacje takie jak np. korekcja niejednorodności detektorów matrycy, wykrywanie i usuwanie wadliwych pikseli, zaawansowane metody poprawy jakości obrazu, metody wspomagające wykrywanie i identyfikację obiektów. Dzięki zastosowanej architektury systemu możliwa jest adaptacyjna zmiana działania systemu bez konieczności stosowania znaczących zmian sprzętowych. Praca naukowa finansowana ze środków na naukę w latach 2009-2011 jako projekt rozwojowy.

14

Test and evaluation of reference-based nonuniformity correction methods for microbolometer infrared detectors

Orżanowski T., Madura H.

Opto-Electronics Review

|

2010

|

Vol. 18, No. 1

91-94

EN

In the paper, reference-based nonuniformity correction methods for microbolometer infrared detectors are discussed and tested. In order to evaluate their effectiveness, a complete readout circuit for amorphous silicon microbolometer focal plane array has been designed. The tests were carried out on a developed stand including several extended blackbodies. Some modification of standard two-point correction algorithm incorporating detectors response at external shutter to compensate offset drift is also proposed. The obtained results are presented.

15

Pyrometric method of temperature measurement with compensation for solar radiation

Madura H., Kastek M., Sosnowski T., Orżanowski T.

Metrology and Measurement Systems

|

2010

|

Vol. 17, nr 1

77-86

EN

Outdoor remote temperature measurements in the infrared range can be very inaccurate because of the influence of solar radiation reflected from a measured object. In case of strong directional reflection towards a measuring device, the error rate can easily reach hundreds per cent as the reflected signal adds to the thermal emission of an object. As a result, the measured temperature is much higher than the real one. Error rate depends mainly on the emissivity of an object and intensity of solar radiation. The position of the measuring device with reference to an object and the Sun is also important. The method of compensation of such undesirable influence of solar radiation will be presented. It is based on simultaneous measurements in two different spectral bands, short-wavelength and long-wavelength ones. The temperature of an object is derived from long-wavelength data only, whereas the short-wavelength band, the corrective one, is used to estimate the solar radiation level. Both bands were selected to achieve proportional changes of the output signal due to solar radiation. Knowing the relation between emissivity and solar radiation levels in both spectral bands, it is possible to reduce the measurement error several times.

16

Lokalizacja, klasyfikacja i identyfikacja śmigłowców, czołgów i transporterów na podstawie analizy sygnału akustycznego

Sosnowski T., Madura H., Kastek M.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2010

|

Vol. 59, nr 3

329-353

PL

Metody wykrywania i identyfikacji obiektów na podstawie różnych ich cech znajdują zastosowanie w bardzo wielu dziedzinach takich jak: systemy alarmowe, automatyczne systemy identyfikacji osób, systemy rozpoznawania obrazów, militarne systemy rozpoznania pola walki, amunicja inteligentna itp. Budowa obiektów technicznych, takich jak pojazd czy śmigłowiec, sprawia, że sygnał akustyczny często jest jednym z niewielu stosunkowo łatwych do zmierzenia sygnałów, umożliwiających lokalizację i identyfikację obiektu technicznego. W związku z tym generowany przez te obiekty dźwięk (hałas) jest coraz częściej wykorzystywany do identyfikacji tych obiektów. W artykule została przedstawiona metoda automatycznej lokalizacji, klasyfikacji i identyfikacji obiektów technicznych, takich jak śmigłowce, czołgi, transportery opancerzone i pojazdy na podstawie cyfrowej analizy sygnałów akustycznych. Metoda charakteryzuje się względnie wysokim prawdopodobieństwem rozróżniania obiektów w środowisku z innymi sygnałami zakłócającymi, przy jednocześnie niskim prawdopodobieństwie fałszywej klasyfikacji i identyfikacji.

EN

Methods of detection and identification of objects on the basis of its certain features are widely applied in many areas such as security systems, automated personal identification systems, image recognition, military battlefield reconnaissance systems, intelligent munitions and others. In case of technical objects like vehicles (land or aerial ones) an acoustic signal is one of the few characteristics that can be relatively easily measured and used for object location and identification. As a result, an acoustic signal (noise) generated by such objects is more and more often used for object identification purposes. The paper presents the method for automatic location, classification and identification of technical objects (like helicopters, tanks, and other vehicles) that relies on digital processing of acoustic signals. Relatively high probability of object discrimination can be achieved with this method in spite of the presence of disturbing signals in the environment and the probability of false classification and identification is low.

17

Termowizyjny celownik do broni strzeleckiej - budowa, parametry i wyniki badań

Madura H., Sosnowski T., Bieszczad G., Piątkowski T., Orżanowski T., Firmanty K.

Problemy Techniki Uzbrojenia

|

2009

|

R. 38, z. 109

65--73

PL

W artykule został przedstawiony celownik termowizyjny do broni strzeleckiej klasyfikowany, jako kamera III generacji. Celownik pracuje w zakresie dalekiej podczerwieni (LWIR) i zbudowany jest na bazie matrycowego mikrobolometrycznego detektora podczerwieni ze stabilizacją temperatury w układzie Peltiera. Celownik termowizyjny został zbadany laboratoryjnie (w tym badania klimatyczne i wibracyjne) i wyniki badań potwierdziły zakładane parametry taktyczno-techniczne. Celownik poddano także specjalistycznym badaniom poligonowym w Wojskowym Instytucie Technicznym Uzbrojenia, gdzie prowadzono badania strzelaniem na siedmiu typach broni od kalibru 5,56 mm do 12,7 mm.

EN

The paper presents the thermal weapon sight, which can be classified as 3-rd generation camera. The sight operates in the LWIR range and uses microbolometer focal plane array with thermoelectric temperature stabilizer. The sight has been thoroughly tested (including environmental and vibration tests) and the result confirmed its assumed technical and tactical characteristics. The sight was also tested at Military Institute of Armament Technology, where the shooting test were performed with different weapons of calibers ranging from 5.56 mm to 12.7 mm.

18

Interfejs komunikacyjny do rejestracji obrazu i danych z kamery termowizyjnej

Bieszczad G., Sosnowski T., Madura H., Kastek M.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2009

|

R. 55, nr 8

603-605

PL

W artykule opisano zewnętrzny interfejs komunikacyjny zaprojektowany do przesyłania danych pomiarowych z kamery termowizyjnej opracowanej w Wojskowej Akademii Technicznej. Omówiono opracowaną magistralę szeregową transmitującą dane w standardzie LVDS. Porównano interfejs szeregowy z interfejsem VideoBus zrealizowanym w oparciu o magistralę równoległą. Opisano moduł sterujący transmisją szeregową zaimplementowany w układzie FPGA oraz specjalnie opracowany protokół komunikacyjny.

EN

In this article the external digital interface specially designed for thermographic camera built in Military University of Technology is described. The aim of the article is to illustrate challenges encountered during design process of thermal vision camera interface. This article explains main requirements for interface to transfer Infra-Red digital data and describes the solution which we elaborated basing on Low Voltage Differential Signaling (LVDS) physical layer and signaling scheme. We have built interface using general purpose Serializer / Deserializer (SerDes) interface from National Semiconductor as a physical layer. There are many SerDes configurations with different parallel bus widths, but in order to maintain the smallest possible area occupied by the device in camera and lowest possible power consumption, we decided to use 10bit Serializer / Deserializer couple and transmit 14bit IR data words in two data cycles of LVDS link sequentially. To achieve guaranteed real-time lossless transmission, special protocol was designed. The control logic for serial interface was described in VHDL language and implemented in FPGA structure. Designed link was tested with thermovision camera employing microbolometric detector array with 384x288 pixel resolution and producing 30 frames per second. Tests with specially generated patterns of different resolutions were also performed. Designed digital link fulfill our current needs with surplus consuming less than 100 mW of energy.

19

Metoda radiacyjnego pomiaru temperatury z kompensacją wpływu promieniowania słonecznego

Madura H., Piątkowski T., Kastek M., Kołodziejczyk M.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2009

|

Vol. 58, nr 2

157-173

PL

Bezkontaktowe pomiary temperatury obiektu w zakresie podczerwieni, prowadzone w warunkach zewnętrznych, mogą być obarczone znacznymi błędami. Błąd pomiaru temperatury może być bardzo duży dla przypadku, gdy promieniowanie słoneczne po odbiciu od obiektu propaguje się wzdłuż osi optycznej przyrządu pomiarowego (kamery termowizyjnej, pirometru). Strumienie odbitego od obiektu promieniowania słonecznego oraz promieniowania własnego obiektu sumują się i odczytana wartość temperatury jest zawyżona. W pracy przedstawiono wyniki teoretycznej oceny błędów pomiaru temperatury i porównano je z wynikami uzyskanymi na drodze eksperymentalnej. Obliczenia i pomiary wykonano w zakresie widmowym 7,5-13 μm dla obiektów o różnej emisyjności.

EN

Outdoor remote temperature measurements in the infrared range can be very inaccurate because of the influence of solar radiation reflected from a measured object. In a case of strong directional reflection towards a measuring device, the error rate can easily reach hundreds percent as the reflected signal adds to the thermal emission of an object. As a result, the measured temperature is much higher than the real one. Error rate depends mainly on the emissivity of an object and intensity of solar radiation. The position of a measuring device with reference to an object and the Sun is also important. The method for compensation of such undesirable influence of solar radiation is presented, based on simultaneous measurements in two different spectral bands, short and long-wave ones. The temperature of an object is derived from long-wave data only, whereas short-wave band, the corrective one, is used to estimate the solar radiation level. Both bands were selected to achieve proportional changes of output signal due to solar radiation. Knowing the relation between emissivity and solar radiation levels in both spectral bands it is possible to significantly reduce a measurement error.

20

Precyzyjne pomiary temperatury powierzchni metali pirometrem trzypasmowym

Piątkowski T., Madura H., Chmielewski K.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

2008

|

Z. 234

105-118

PL

Pirometryczne pomiary temperatury powierzchni metali obarczone są znacznymi błędami ze względu na zależność emisyjności od długości fali. Emisyjność ta może być aproksymowana funkcją potęgową. Do precyzyjnych pomiarów temperatury powierzchni metali wykorzystano pirometr trzypasmowy. Zaimplementowana metoda wyznaczenia temperatury kompensuje wpływ emisyjności. Przeprowadzono symulacje określające wpływ promieniowania tła w powiązaniu z emisyjnością obiektu na wynik pomiaru oraz określono minimalne wartości stosunku sygnału do szumu przy założonym błędzie pomiarowym. W warunkach laboratoryjnych wyznaczono błędy pomiarowe w zakresie temperatur od 200°C do 600°C dla płytki testowej wykonanej ze stopu aluminium. Uzyskano zgodność temperatury wyznaczonej pirometrem i metodą stykową z błędem poniżej 1% dla temperatur próbki powyżej 400°C.

EN

The main source of errors in pyrometric measurements is a value of emissivity of the investigated object. The metals have spectral emissivity dependent on wavelength of the emitted radiation. For these cases manufacturers suggest application of double-band pyrometers. For grey bodies, these pyrometers do not introduce an error resulting from physical phenomena but metals are not grey, their spectral emissivity is approximated by power function. Solution of the problem is possible due to increase in a number of optical measuring bands. To eliminate emissivity influence three-band pyrometer was used. Computer simulations were used to study surrounding radiation influence for measurement error. The noise in all three working channels was simulated to obtain signal to noise ratio for 1 % measurement error. The temperature of testing plate from PA3 aluminum alloy in range from 200°C to 800°C was measured. During this measurements the temperature were determinated by three-band pyrometer and reference contact thermometer. The pyrometer measurement errors were calculated. For plates temperatures over 400°C there were below 1%.