手持式计校正方法

现有国产非制冷红外探测器多采用挡板校正进行非均匀性校正，影响了红外探测器的观测效果与目标搜跟。近期，湖北久之洋红外系统股份有限公司的科研团队在《光学与光电技术》期刊上发表了以“国产非制冷红外探测器新型场景校正方法”为主题的文章。该文章第一作者为刘品伟，主要从事红外技术方面的研究工作。本文提出了基于国产非制冷红外探测器的新型场景校正方法。该方法包含两部分：第一部分是基于高频非均匀性的场景校正；第二部分是基于低频非均匀性的场景校正。通过对不同频域非均匀性分别进行处理来去除探测器响应的非均匀性。国产非制冷红外探测器非均匀性分析国产非制冷红外探测器工作过程中，探测器的状态参数会产生缓变，从而导致图像非均匀性的变化。图1所示是以黑体为目标的具有较强非均匀性的非制冷红外图像。图1 具有较强非均匀性的非制冷红外图像非均匀性包括低频非均匀性与高频非均匀性两部分。低频非均匀性表现为全局灰度分布不均匀，在图像中表现为平缓的明暗变化，如图像四周与中心灰度值差别大，如图2所示。低频非均匀性主要是由探测器及镜头不同位置温度变化不均匀引起的。高频非均匀性表现为局部区域灰度值剧烈变化，在图像中表现为亮暗点或条纹。高频非均匀性主要是探测器的响应不均匀引起的，如图3所示。图2 低频非均匀性的三维显示图3 9×9邻域内高频非均匀性的三维显示传统的场景校正方式很少涉及对低频非均匀性的消除，而对高频非均匀性的消除容易产生“鬼影“等副作用，同时消除低频与高频非均匀性才能真正提高图像质量。因此，本文将针对高频与低频非均匀性，采用不同的场景校正方法处理。基于高频非均匀性的场景校正国产非制冷红外探测器在工作过程中，随着探测器整体温度的变化，由于探测器响应的不均匀性，会出现较强的高频非均匀性，具体在图像上表现为散粒及细条纹，如图4所示。图4 高频非均匀性的不同类型目前常用的场景校正算法有恒定统计法、时域高通滤波法、神经网络校正算法、基于图像配准的校正算法等。这些算法能够在一定程度上根据场景的信息自适应地补偿热像仪的增益和偏置的漂移，但是在实际使用过程中，这类算法存在各种各样的使用限制条件。以传统的神经网络场景校正算法为例，该算法要求场景信息不断变化，否则会造成图像退化或者模糊，并且如果图像中存在较强边缘信息，该算法容易导致图像出现“鬼影”现象，严重影响图像质量。对此，提出了一种基于神经网络的新型场景校正算法来消除图像退化和“鬼影”现象。首先分析图像退化与“鬼影”现象产生的原因。当原始图像中存在较强的边缘信息时，低通滤波会使边缘信息产生损失，预测图像会产生模糊失真现象。若场景保持静止不动，随着场景校正参数的不断更新，图像就会逐渐退化失真；若场景长期静止后开始运动，图像就会包含静止图像中损失的边缘信息，也就是“鬼影”现象，如图5所示。图5 传统场景校正算法产生的“鬼影”现象为了解决传统场景校正算法存在的问题，提出了一种基于中值滤波=2。同时采用时空联合阈值作为校正判断条件，选择更新系数与校正区域。时空联合阈值分为两个阈值条件：时域连续运动条件与空域邻域均匀性条件。针对高频非均匀性的场景校正算法流程图如图6所示。的自适应场景校正算法。由于高频非均匀性中包含大量的散粒非均匀性，同时为了更好地保留图像的边缘信息，该算法采用中值滤波作为滤波器，中值滤波半径r。图6 高频非均匀性场景校正算法流程图分别用此算法与传统神经网络场景校正算法对原始图像进行处理，比较两种算法是否具有“鬼影”现象。将热像仪静止工作500帧后，观察两种方法处理后的运动图像。可以看到，该算法基本没有“鬼影”现象，而传统算法“鬼影”现象严重。因此，该算法能够有效地抑制“鬼影”现象。图7 本文方法与传统神经网络“鬼影”现象比较基于低频非均匀性的场景校正高频非均匀性去除后，图像仍残留有大量的低频非均匀性。低频非均匀性在非制冷探测器开始工作时较弱，随着探测器及镜头温度的变化，图像的低频非均匀性会逐渐增加，在图像上表现为四角与中心灰度值差别较大。如图8所示，可以看到，图像灰度分布不均匀，四周有明显的光圈，影响图像观感与图像质量。图8 低频非均匀性对图像的影响这里提出了一种基于时空联合低频滤波的场景校正方法，通过在时域和空域同时进行低通滤波，分离出图像的固定低频非均匀性并进行去除。由于探测器输出图像的低频非均匀性在短时间内位置保持不变，当图像产生运动时，可以通过时域低频滤波对低频非均匀性进行分离去除，因此首先需要判断场景是否处于运动中。这里仍采用上节提到的连续运动条件来判断场景是否处于连续运动中。当场景处于连续运动时，采用基于自适应时间常数的时域低频滤波来筛选图像的低频信息。时域滤波结果包含低频非均匀性与部分边缘细节信息，因此还需要对在空域上进行低通滤波，以消除存在的边缘信息细节，达到获取低频非均匀性的目的。采用均值滤波进行空域的低通滤波。为了验证此场景校正算法的效果，对仅处理高频非均匀性的图像与高频低频非均匀性均处理的图像进行比较，如图9所示。可以看到，此算法对低频非均匀性有良好的处理效果，能够有效地减少图像四周与中央灰度差异较大的问题。图9 运动200帧后是否处理低频非均匀性图像对比为进一步验证此场景校正算法的效果，使用两台相同规格的红外机芯，第一台仅对高频非均匀性进行处理，第二台对高频低频非均匀性都进行处理，均在运动条件下连续工作1 h后，对同一温度黑体成像，计算其图像非均匀性。结果表明，仅处理高频非均匀性的图像非均匀性为2.3%，而对高频低频非均匀性都进行处理的图像非均匀性为0.5%，该算法有利于提高输出图像的均匀性。算法总体流程及效果图本文算法首先通过连续运动条件判断场景是否处于连续运动中，若处于运动过程则分别更新高频与低频非均匀性处理模块校正参数，然后进行非均匀性校正；否则直接进行非均匀性校正，整体流程如图10所示，最终效果如图11所示。图10 本文算法流程图图11 最终校正输出结果结论本文提出了一种基于非制冷红外探测器的新型场景校正方法。首先通过改进的神经网络场景校正方法滤除高频非均匀性，在此基础上通过时空联合的低频滤波去除低频非均匀性，得到最终校正结果。该方法具有良好的校正效果，并且能够有效地抑制“鬼影”现象，有利于非制冷红外探测器的推广应用。

手持式电导率计适用于精密测量各种液体介质的电导率仪、TDS和盐度值的仪器，配置CON1型铂金电导电极，有一点按键自动校准、自动量程转换、自动信息提示等优点。仪器广泛适用于各领域的科研和生产。 手持式电导率计是如何使用的： 1.使用前观察表针是否指零。 2.将校正测量开关扳在“校正”位置。 3.插接电源线，打开电源开关，并预热数分钟调节“调正”调节器使电表指示满度。 4.当使用(1)-(8)量程来测量电导率低于300μS.cm-1的液体时，选用“低周”，这时将高/低周开关扳向低周即可。当使用(9)-(10)量程来测量电导率在300μS.cm-1至105μS.cm-1范围里的液体时，则将扳向“高周”。 5.将量程选择开关扳到所需要的测量范围，如预先不知被测溶液电导率大小，应先把其扳到zui大电导率测量档，然后逐渐下降，以防表针打弯。 6.电极的使用：使用时用电极夹夹紧电极的胶木帽，并把电极夹固定在电极杆上。 7.将电极插头插入电极插口内，旋紧插口上的紧固螺丝，再将电极綅入待测溶液中。 8.接着校正当用(1)-(8)量程测量时，校正时扳到低周，当用(9)-(12)量程测量时，则校正扳到高周，扳到“校正”，调节校正调节器，使指示在满度。 9.当用(0-0.1)或(0-0.3)μS.cm-1这两档测量高纯水时，先把电极引线插入电极插孔，在电极未綅入溶液前，调节电容补偿调节器使电表指示为zui小值。 手持式电导率计的产品特点： 1.仪器配置：CON1型铂金电导电极1支,温度探棒1支,9V电池1节,BEC-530/531/540 型配置CON10型电导电极1支。 2.可设定TDS系数：根据电导分析法,测量水质溶解性总固体时应准确估算,设定TDS系数,530/540可在0.01至1.00之间设定以保障测量值的精确可靠。 3.可设定温度系数：含有不同离子的溶液往往具有不同的温度系数,准确设定温度系数对精确测量至关重要,BEC便携型可在0至3.9%每摄氏度的范围内进行设置。 4.一点按键自动校准：仪器配合标准电导液可以进行每个量程1点自动校准,校准时,仪器自动识别校准液,如果您使用错误的或与设定值偏差较大的电导液进行校准,仪器将自动报警。 5.可设定电极常数：测量高或低电导溶液时,您需要选配不同常数的电导电极,BEC便携型具有三个电极常数可选,您可以根据选用的电极自行设定,仪器将自动转换终点测量值。 6.自动量程转换：测量电导率或溶解性总固体(TDS)时,仪器具有自动量程转换功能。当电极传感器浸入溶液后,BEC便携型将自动扫描当前测量值并转换量程,仪器将以精确的分辨率显示终点测量值。 7.手持式电导率计带有自动信息提示：BEC便携型具有操作信息提示功能,当您进入某一项设置或测量信息栏将帮助您了解仪器在当前状态下可执行什么操作及如何操作,它等同于使用手册的操作步骤说明。通过信息栏的引导,您能轻松完成某项设置或测量任务。

质量控制（QC）和材料可靠性鉴别（PMI）仪器已成为保证材料检验流程必不可少的工具。这些仪器的使用有助于确保在正确的时间、正确的场合使用正确等级的不锈钢。错误的钢铁等级轻则会造成经济损失，重则会造成人员死亡。化工厂和石化行业的爆炸案例生动地警醒我们使用错误合金的危险性。因此，大多数行业都要求检验生产过程中使用的原材料来确保产品质量。在其他物料验证方法中，工厂测试报告（MTR）有时也会用于产品验证。但在某些情况下，由于贴标签过程中的混淆，MTR 也可能不可靠或不正确。方案是对 MTR 进行第二次测试以验证产品的可靠性。在检验的初始阶段就抓住这个问题 —— 使用元素分析方法 —— 避免了在经生产加工完成产值增加后，却发现终产品检验不合格的问题，造成更大的损失。通常， 这种情况所产生的结果只能是完全废弃该批次产品。 材料检验时不可中断物料验证流程。主管和 QC 经理必须确保在整个生产过程中使用正确的物料。再次强调，可靠的方法是进行元素分析——通常也是遵守法规的要求。测试过程中可能会一直跟踪零件、组件或设备，直到发货前进行终验证。当客户收到产品时，通常会再次执行收货检验。因此，必须依照终用户的需求进行检验。 特别的是在关键测试流程中，产品验证将一直持续到实际装机现场。对于在验证流程之前已安装的设备（例如拥有 30 年历史的炼油厂），该流程甚至可能需要要求炼油厂暂停运行，以测试在安装时可能没有经过完整检验流程所涉及的物料。 在过去，XRF （X射线荧光）和 OES （光发射光谱）都可用于物料验证。在早期的测试作业中，只有实验室配备了物料验证所需的各种仪器。然而，随着实验室技术的小型化，工艺过程中测试和现场测试已经成为现实。 碳（C）是一种重要的合金元素，常常被添加到不锈钢中以增加其硬度和强度。迄今为止，碳的分析一直是一个具有挑战性的工作。流行的物料验证方法是采用手持式 X 射线荧光（XRF），但其无法检测碳含量。光学发射光谱法（OES）可以检测碳，但需要依托于大型笨重的推车，这也限制了其在棘手的环境中（狭小通道、沟渠、狭窄的空间等）的应用。 根据不锈钢的等级，碳当量要求在 0.005％ 至 1.2％ 之间。在某些不锈钢中，不允许碳含量过高，尤其是由于碳化物沉淀而可能威胁焊接性时。由于这些原因，碳含量的测定对于随时间推移全面验证等级和操作至关重要。 现在，我们成功推出新的工具可供专业人员进行物料检验。SciAps赛谱司手持式 LIBS 分析仪利用激光诱导击穿光谱技术（LIBS）在生产过程中对物料进行检验。SciAps赛谱司分析仪重量仅为 1.8 千克，专门用于提供方便、便携式碳含量检测方案。在许多情况下，无需使用笨重的光学发射光谱（OES）推车。SciAps赛谱司分析仪具有高效的激光和高纯度的氩气吹扫功能，可以确认或更新错误的 MTR 报告，与焊接操作时不兼容合金相关的风险，甚至可以区分相似等级的合金。 SciAps赛谱司 手持式 LIBS 分析仪可用于确定碳含量，满足制造行业的质量控制（QC）需求。它的手持式外形使用户能够在现场轻松地获得实验室质量级别的精密度和结果，保证物料检验顺利进行。这种先进设计的主要优势在于其卓越的准确性、 可重复性和长期性，使 SciAps赛谱司 分析仪成为不锈钢物料检验中必不可少的工具。