热敏技术XXVI（SPIE V01．5405）

一、辐射测温技术与定标 1．红外光谱辐射率表征装置（Leonard M．Hanssen等） 2．用于温度测量的陶瓷的比辐射率（Wolfgang Bauer等） 3．常用的黑面制备与材料的多光谱红外BRDF前向散射测量结果——红外中的黑色有多黑（John L．Miller）     

红外技术应用及其进展

红外技术应用日益广泛,新的应用提出了一些新的问题和要求,促进了红外技术的进一步发展。本文从以下几个方面加以介绍。一、红外测温红外测温的特点是非接触、快速和灵敏,但准确度不高。原因是红外测温是通过测量红外辐射推算物体的温度。红外辐射不仅是温度的函数,还是物体表面比辐射率ε的函数,另外还受环境辐射的影响。因此红外测温在高的背景辐射和小的比辐射率的物体为对象应用时特别困难。而现在往往对此很感兴趣。例如:     

关于红外加热技术及其应用的讨论(六) 红外涂料增加辐射作用的验证

红外涂料究竟能否增加辐射作用,在这个问题上有两种截然不同的学术观点:肯定者认为,加热器由于涂复了红外涂料而增大了比辐射率,从而也就增加了红外辐射能。否定者认为,当比辐射率增大时,加热器表面的温度却降低了,因此辐射能并未得到增加,由此得出结论:有没有涂料都一样。针对上述观点,笔者进行了能量守恒计算和实验测量,结果表明,前者的观点是正确的,即在加热功率不变的条件下,由于比辐射率增大,虽然表面温度降低,但红外辐射能仍然增加,这就是说,红外涂料是能够增加辐射作用的。     

常温地物比辐射率和表面温度测量方法的研究

本文提出一种测量常温地物比辐射率和表面温度的方法。测量中使用了红外辐射计,并用圆柱形镜反射腔获得温度同地物相同的黑体辐射,并由已知比辐射率的参考板标定环境辐射。通过一系列实验和测量,证明方法是正确的。     

利用红外热象仪测量材料的比辐射率

比辐射率是辐射度学中的重要参量.本文介绍了利用红外热象仪测量比辐射率的两种方法、分析了测量原理、推导了计算公式.通过实验,证明此方法是行之有效的.     

红外辐射材料的比辐射率自动测量

本文详细描述了经改装的IR-27C红外分光光度计的结构和主要部件。改装后的仪器用于测量红外辐射材料的比辐射率。用该仪器对发黑不锈钢和熔石英的比辐射率进行了测量和分析。对引起误差的诸因素进行了讨论。     

红外热像仪测温计算与误差分析

根据红外辐射理论,通过分析红外热像仪测温的基本原理,得到了计算被测表面真实温度的通用计算公式,讨论了影响红外热像仪测量温度误差的各种因素,给出了估计测温误差的计算公式,本文的结果包含了人们在灰体近似等条件下得到的一些特例。     

通过测定反射率、透射率计算比辐射率

测定试料的反射率、透射率,从1.0（或者100％）中减去反射率与透射率之和,就得于吸收率。利用吸收率＝比辐射率的所谓基尔霍夫定律,导出红外光谱比辐射率,也可运用此值,利用辐射湿度计算出辐射温度测量时所必需的总比辐射率值。     

高灵敏红外测温仪用于双园筒法测量比辐射率

用完整的热成象系统灵敏度方程,研究了高灵敏红外测温仪(红外辐射计)用于双园筒法测量物体比辐射率时,其噪声等效反射率差NE△ρ与噪声等效温差NETD的关系。对《风云一号》气象卫星辐射致冷器辐射定标用的蜂窝平面黑体源的比辐射率ε进行了测试,其结果与用Gouffe公式及能量选加原理对蜂窝面源平均比辐射率的计算值吻合得很好。指出了提高蜂窝面源比辐射率的有效方法。     

热探测器温度对非制冷红外热像仪测温的影响

根据红外辐射理论和热像仪测温原理，给出了热探测器非制冷红外热像仪的温度计算公式；针对热探测器热像仪，分析了探头温度对热像仪测量结果的影响。     

基于标准黑体的物体表面发射率计算方法研究

红外测温仪器的精度和被测物体表面的发射率对测量物体红外辐射特性的准确性影响很大。为了提高物体表面发射率的计算精度,先通过标准黑体对红外热像仪进行标定。然后,利用标定好的红外热像仪测量温度,计算出被测物体表面的发射率。将基于神经网络的红外热像仪标定方法应用到目标发射率的求解方法中,有效地消除了热像仪的系统误差。测试装置简单,测试结果准确。同时,温度和发射率的精确测量为红外隐身材料的研制奠定了基础。     

地物目标热红外光谱发射率的野外测量方法研究

在航天红外遥感应用中,地物目标光谱发射率是卫星遥感测量地面温度的一个重要参数。野外测量的大气环境、目标背景和地物的热力学特性等因素的影响,使得野外测量地物目标表面光谱发射率变得较为复杂。重点讨论了利用傅里叶变换红外光谱仪野外测量地物目标光谱发射率的方法和程序,介绍了几种正确分离目标温度与发射率的方法。野外测量实验结果表明,按照文中所述的测量方法,测量得到的地物热红外光谱发射率具有良好的一致性,发射率测量误差小于0．02。     

基于环境辐射的现场目标发射率测量方法研究

目标发射率测量是目标红外辐射特性测量的基础。介绍了一种基于环境辐射改变的目标发射率的测量方法。分析及推导了到达探测器上的辐射量,通过改变环境辐射的方法测定目标的反射率,进而得到物体的发射率。在实验室内采用黑体作为主动辐射源改变环境辐射,对三种物质分别进行发射率测量,与直接测量的发射率进行比较,结果最大误差为0.017,达到了实际需要,验证了该测量方法的可行性和准确性。该方法为红外辐射非接触精确测量物体温度提供了必要参量。     

电气设备红外诊断相对温差判别法影响因素分析

根据红外辐射理论和红外热像仪的测温原理,推导了相对温差影响因素的计算公式;分析了环境温度、物体表面发射率和红外热像仪工作波段对相对温差的影响,得出了环境温度对相对温差影响较小,设备表面发射率对相对温差有一定影响,在相同条件下,使用长波热像仪测温对相对温差影响较小的结论.     

SiCp/Al切削精确测温前红外热像仪发射率标定的实验研究

发射率设定对红外热像仪测量结果的准确性具有决定性的影响,必须在测温前进行准确标定。首先通过热电偶标定试验研究了发射率设定对红外热像仪测温精度的影响。其次通过析因实验分析了设定发射率的影响因素。最后通过正交实验研究了各因素对设定发射率的影响程度,并进行了经验公式拟合和实验验证。结果表明:对于SiC_p/Al复合材料,设定发射率在被测温度500 ℃前后有很大的差异,被测温度超过500 ℃时,采用推荐值作为设定方法则会产生较大误差。在[0°,45°]范围内测量角度对设定发射率几乎没有影响,但温度、表面粗糙度和观测距离都会影响设定发射率。多项式拟合获得的设定发射率经验公式预测结果的最大误差为2.76%。     

基于红外光谱偏振度对比度的涂层材质识别研究

为了降低材质红外识别的正确率,较常用的方法是通过在材质表面涂覆涂层,以改变材质的表面发射率。首先通过基于微面元理论的目标材质表面红外辐射偏振传输模型的Stokes表达式,推导分析了目标材质表面发射率对目标材质表面红外偏振特性的影响,结果表明:目标材质表面发射率的改变不影响其表面的红外线偏振度特征;其次,针对材质表面发射率与红外偏振特性的不相关性,文章提出基于光谱偏振度对比度检测涂层材质的方法,并通过相同基底不同表面发射率的涂层材质、不同基底相同发射率的涂层材质的红外高光谱偏振成像特性进行了验证分析,结果表明:改变涂覆材料表面发射率并不影响材质表面的红外光谱偏振度特征;基底材料不同,即使目标材质表面涂覆相同发射率涂层,其表面的光谱偏振度特性将比光谱辐射亮度具有更明显的差异性,研究成果可为红外伪装材质检测识别提供新的途径和方法。     

非平表面的红外热像测温修正方法研究

利用红外热像仪测温需先设定被测表面的法向发射率,该发射率通常为定值。而当热像仪处于被测点的天顶角大于50°的位置范围时,由于被测点定向发射率的变化,必造成这些点的测温误差。对于非平表面,这样的点大量存在。因此,必须对其测温结果进行修正。本文针对使用单目红外热像仪测量非平表面温度时由于各点定向发射率的变化引起的测量误差进行研究,并依据物体表面定量发射率的变化规律,给出了测量点的温度修正系数。同时,通过点云三维建模,利用热像仪的几何成像原理推导出红外热像图与实际被测表面中点与点的对应关系,给出了通过红外热像仪测量非平表面的温度分布的误差修正方法。实验证明了该方法的有效性。     

机载远程红外双站测距研究

介绍了红外双站测距的原理,分析了机载远程红外双站测距误差的影响因素并分别推导出各影响因素引起的部分误差公式,通过仿真实验进行了验证。实验结果表明,红外系统的测角误差和距离基线误差越大,测距误差越大;在测量精度和目标距离一定的条件下,由测角误差引起的测距误差与目标的方位角和俯仰角有关,由距离基线误差引起的测距误差与角度无关。     

基于辐射对比度的变发射率舰船的红外隐身研究

利用固定发射率的红外隐身涂料无法实现全天候舰船红外隐身。以小于0.04的目标与背景的辐射对比度作为红外隐身的评判标准,通过计算分析目标与背景的红外特征模型,得到了实现红外隐身所需的目标表面发射率变化范围,提出利用电致变色材料来改变目标表面的平均发射率。与固定发射率的普通红外隐身涂料相比,改变发射率后的红外隐身涂料的隐身效率有了很大的改善,基本能满足目标的全天候红外隐身要求。     

热测量中误差的影响因素分析

根据热辐射理论和红外成像仪的测温原理,系统分析了各种因素对红外热成像仪测温的影响,并根据被测物体表面的发射率、吸收率、大气透射率、环境温度和大气温度本身及其对误差测温误差影响的理论计算公式,分析了各种误差对测温误差的影响程度,并讨论了减小误差的对策。