引入无量纲模型及弯曲系数的三波段红外测温优化研究

以红外辐射基本理论为基础,将红外温度测量同被测物发射率相分离,构建未涉及发射率的红外三波段测温向量组,解决红外测温结果同发射率耦合度低的问题。进一步优化三波段向量组,提出无量纲发射率模型及适宜波段条件。通过对发射率线性函数进行优化,引入弯曲指数n,拓展发射率函数的应用范围。适宜波段条件的提出则保证了三波段测温向量组结果的精确性。对四个硫化矿样本应用三波段测温法同传统红外测温法进行实验测温对比研究,分析结果表明:三波段测温法同真实温度吻合度较常规红外测量好,且相对误差明显小于传统红外测温,验证了三波段测温法的可用性及精确性。三波段测温法在保证测量精度的同时拓宽了普通单波段红外热像仪的应用范围,保证了硫化矿自燃红外预测数值精度。     

基于辐射换热理论研究水雾对红外辐射测温仪的影响

从辐射、吸收或散射性参与介质的辐射换热机理出发,通过建立有参与性介质影响时辐射测温问题的物理模型与数学模型,探讨了当高温物体表面被水雾遮盖时,采用单色,比色红外辐射测温仪进行温度测量时所受到的影响.参与性介质影响下辐射测温问题的数学模型主要包括介质辐射换热模型和辐射测温仪模型.模型求解中水雾的辐射特征由Mie散射理论求解,考虑到辐射测温仪的工作特性,采用在波带上积分的方法处理水雾随光谱变化的辐射特性,并采用离散坐标法求解谱带辐射传递方程.研究表明,水雾粒子介质的粒度分布情况及辐射测温仪工作波长是测温体系的两个重要的影响因素.受到水雾介质的衰减作用,单色辐射测温仪的测量值小于真实值,比色测温仪的测量值则随着工作波长的不同可能比真实值偏大,也可能偏小.     

反射及发射率对光纤测温仪精度的影响及抑制

在简要介绍一种利用钽酸锂热释电探测器实现的实用化双波长光纤测温仪的基础上,着重讨论了待测面对背景目标辐射的反射（反射辐射）及待测面的光谱发射率对仪器测温精度的影响,并提出了相应的抑制措施.结果表明,在采取相应的抗干扰措施后,在仪器要求的测温范围400～1360℃内,其测温精度符合设计要求.     

光纤式20波长辐射高温计的研制

基于多光谱辐射测温理论,研制了20波长光纤辐射高温计.利用多光谱辐射测温法获得材料在多个光谱下的辐射信息,从而计算出试样的真温和在多个光谱下的法向光谱发射率.利用光学光纤将光学探头接收到的光信号进行远距离传输,增加了测量的便利性和整套装置对测量环境的适应能力;精密的多量程自动切换电路扩大了温度测量范围,并降低了环境噪声对测量结果的影响;专用的微型工控机控制系统提高了这套装置独自工作及与其它设备进行协调合作的能力.整套装置可测量的温度范围是800-3500℃,测量精度小于1%.     

非电量测量与设备

0620948反射及发射率对光纤测温仪精度的影响及抑制[刊,中]／施德恒／／激光与红外．-2006,36(5)．-365-368 (G)在简要介绍一种利用钽酸锂热释电探测器实现的实用化双波长光纤测温仪的基础上,着重讨论了待测面对背景目标辐射的反射(反射辐射)及待测面的光谱发射率对仪器测温精度的影响,并提出了相应的抑制措施。结果表明,在采取相应的抗干扰措施后,在仪器要求的测温范围400～1360℃内,其测温精度符合设计要求。参8     

RBF网络在多光谱测温中的应用研究

介绍了一种人工神经网络在多光谱测温数据处理中的应用。利用人工神经网络,结合多种发射训练样本模型,可以自动辨识被测目标的发射率模型,从而得到目标的真温和光谱发射率。应用二次细分的方法进一步提高了测量精度,并分析了各种测量误差对测温精度的影响。仿真结果表明此方法是获知真温与发射率的一种较好的方法。     

部分辐射测温仪可兼作比色测温仪

红外测温仪器由于快速、非接触等特点,广泛用于对活动目标的快速、非破坏性测温上。红外部分辐射(或全辐射)测温仪器的结构简单,制造容易,目前国内制造的绝大部分是这种红外测温仪。但由于被测物体的发射率(ε)的影响,以及红外接收光路的变化,如聚焦情况,空气中的灰尘、目标的大小都将影响测量结果的准确性。尤其测量动态的物体,以及温度变化剧烈的金属物体时,将使测量的结果产生相当大的误差。因此部分辐射测温仪     

空间目标红外多波段温度分布反演

地基望远镜对空间目标的长焦距红外成像能够得到空间目标的温度区域分布信息,然而成像过程的未知参量将降低传统的双波段比色测温法正向求解精度。未知参量包括目标发射率、大气透过率、地球热辐射等。文中建立了基于多波段红外探测器测量电子数的贝叶斯估计评价函数模型,能够比较精确地反向求解空间目标的真实温度分布;并推导了目标参量估计函数的克拉美罗界,能够预测一系列不确定因素对其温度和发射率等参数求解精度的影响;最后进行了算法的仿真实验与分析。     

脉冲加热材料热物性多光谱动态测量装置的研制

提出一种将多光谱测温法和积分球反射法相结合的脉冲加热技术测量材料热物性的新方法。基于积分球反射法,利用多光谱测温法获得材料在多个光谱下的辐射信息，可同时获得试样在多个光谱下的法向光谱发射率。介绍了利用该方法的脉冲加热瞬态热物性测量装置的各组成部分及其工作原理，该装置能 同时测量带状试样的比热、电阻率、全波长半球发射率及多个光谱下的法向光谱发射率。     

基于傅里叶变换红外光谱仪的光谱发射率估计

基于傅里叶变换红外(Fourier Transform Infrared, FTIR)光谱仪等先进测试 手段,建立了一种估计目标光谱发射率的方法框架。首先,通过双温度测量标定获得FTIR光谱仪关于波 长的背景辐射亮度函数和响应度函数,提高了测量的准确性;其次,基于大气窗口的辐射亮度数据进行高阶多 项式拟合,进一步抑制了杂散辐射的影响;然后通过对大气吸收波长的辐射特性进行估计,获得了所测波段的 红外亮度曲线;最后估计了目标的光谱发射率,其相对误差均在1%以内。测试结果表明,本文方法行之有效。     

Design of dual-channel wide-range thermometer for true temperature measurement

A new thermometer is designed to measure and calculate the true temperature for a target. By selecting optimum measuring waveband&bandwidth and having the radiant and bright temperature measured at the same time, we could get the true temperature using some algorithms without the need to know the emissivity ε and ε(λ,T). The measurement is more accurate than currant multi-wavelength pyrometer by avoiding the errors of estimated emissivity and inner optics radiation. It's measuring range is from ambient temperature to 4000K. Results are given to support the design.     

基于温度和发射率场的涂层损伤检测方法

在现代化国防和航空航天领域,目标表面涂覆具有热防护、电磁屏蔽、降低红外辐射等性能的材料,可有效保护目标,但其处于目标的表面,长期受到周围环境影响,易出现气泡、划痕、脱落等不同类型的损伤,造成涂层性能大幅度降低,无法有效保护目标。因此,需要定期对目标涂层进行检测和维护。通过研究涂层损伤与温度和发射率之间的关系,结合热辐射定律、比色测温技术、发射率测量方法,搭建一套红外热像仪的检测装置,提出一种基于涂层温度和发射率场的涂层损伤检测方法。将研制的检测装置应用于以铝为基底的氧化铝涂层,通过分析氧化铝的温度和发射率准确识别涂层内部和外部损伤,验证了基于温度和发射率场的涂层损伤检测方法的理论模型,以及检测装置的可行性与适用性。     

HDR热成像系统动态范围特性测试评价方法

为了适应具有太阳、干扰弹、火光等强辐射背景下的高性能热成像应用,可适应温差达1 000~5 000 ℃以上强辐射干扰场景的HDR热成像成为国内外发展的重要方向。虽然HDR热成像系统动态范围测试系统组成与传统测试系统没有明显的差异,但目前尚没有适宜的测试方法和仪器,其核心在于缺乏大动态范围动态红外辐射源靶标。研究了一种HDR热成像系统动态范围特性测试评价方法,设计了一种新型的HDR动态红外辐射源阵列靶标,可获得温差不低于1 000 ℃的HDR动态红外辐射,实现HDR热成像系统动态范围特性的客观测试。实验结果表明:HDR动态红外辐射源阵列靶标在温度范围、稳定性、精度、调制频率等方面满足测试评价的要求,可实现快速、可靠的HDR热成像系统动态范围特性测试,对于推进HDR热成像技术研究和系统测试评价具有指导意义。     

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。     

中红外多波长辐射温度计的设计

介绍了以高信噪比同时测量近室温目标温度和光谱发射率的中红外多波长辐射温度计,详细说明了其光学系统及电气系统设计．采用高像质、大光通量的折反式光学系统和闪耀光栅分光系统,通过多元碲镉汞探测器线列及电气系统,可同时检测目标温度及发射率．内置黑体炉和热管恒温视场光栏和孔径光栏减小了周围环境温度漂移及杂散光对温度测量的影响．     

多波长辐射温度计最少波长数确定的理论依据

正确地选择多波长辐射温度计的波长数对于多波长辐射温度计的设计至关重要,它关系到经过数据处理得到的目标真温及光谱发射率是否可信。本文提出的多波长辐射湿度计最少波长数的确定准则为多波长辐射温度计在波长数选择方面提供了理论依据。     

Trichromatic Optical Fiber Radiation Thermometer

ＴｒｉｃｈｒｏｍａｔｉｃＯｐｔｉｃａｌＦｉｂｅｒＲａｄｉａｔｉｏｎＴｈｅｒｍｏｍｅｔｅｒＬＩＵＺｈｉｙａｎ，ＷＡＮＧＹｕｔｉａｎ（ＹａｎｓｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｑｉｎｈｕａｎｇｄａｏ０６６００４，ＣＨＮ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｓｔｕｄｙｏｎｔ...     

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。