比色测温法的最优波段及测温精度的研究

目前火炮膛温测试存在测试难度大、精准度低和条件恶劣等问题。针对此类问题,本文设计了基于比色测温的火炮膛温测试系统。论证了波长的选择和标定误差是影响比色测温精度的两大重要因素,并通过分析波长与采集电压之间的灵敏度关系,得出最优波段为0960μm和1000μm,提高了比色测温法的测温精度。分别使用最小二乘法和遗传算法(GA)对实验数据进行拟合,对系统进行测试验证。结果表明:选择最优波长能够提高测温精度,遗传算法在精度上对比最小二乘法有明显提高,整体测量误差小于4 ‰。     

基于RGB数字滤光的CCD激光熔覆测温系统的标定

为提高基于彩色CCD比色测温的激光熔覆测温系 统的精度和测温范围,提出了基于RGB数字滤 光的温度标定方法。采用MIKON M390高温标准黑体炉,每隔50℃采 集不同参数下黑体炉辐射图像,在 1000～1800℃的测温范 围内对彩色CCD相机采用比色测温法进行温度标定。提出将发射率归结到待定系 数K值中,并基于最小二乘法建立K与灰度比之间的一一对应关系,减小发射率 误差;提出先用外搭载 RGB分色窄带滤光片进行图像采集和分色滤光处理,然后建立分色滤光后灰度与无分色滤光 灰度之间的映 射关系,对无RGB分色滤光片的灰度值进行数字滤光,实现光谱响应带宽的误 差校正。本文方法将系统最 大测温误差缩小至38.6℃,将原测温范围扩大近300℃。实验结果表明,基于RGB数字软滤波方法的彩 色CCD测温标定方法,简单实用、精度较高,可以较大程度提高测温范围。     

比色测温理论中带宽对测量误差影响的研究

基于比色测温原理,论述了比色测温理论中的滤光片带宽,得出滤光片带宽对测温精度的影响很大,并不能简单的将峰值透过率波长代替整个带宽。然后通过考虑滤光片的带宽导出合理的比色测温算法,并通过实验证实此算法大大减小了测温误差。     

距离对不同强度热源红外测温影响及补偿

距离是影响热红外测温精度的主要因素。为研究不同距离下不同热源强度的热红外测温精度,设计野外实验,布设460 K和505K两个热源温度,分别在20 m的距离以间隔为1 m的测温距离采集温度数据,通过函数拟合,分析不同距离下测温值与真实值之间的变化关系。结论如下:1)随着距离的增加,红外测温值呈现先急剧下降,之后逐渐平缓至某一稳定状态的趋势,且当热源温度越高,达到这一稳定状态的距离就越长。2)通过比较多项式和指数拟合函数的相关系数,提出了基于指数函数的温度-距离拟合关系,相关系数最大为0.999。3)依据温度变化速率提出温度-距离的分段数学模型对测温数据进行误差补偿,经过补偿后红外测温值与真实值最大相对误差仅为0.59%。     

靶场光学镜头畸变校正方法研究

光学镜头畸变是影响靶场光学设备测试精度的一个重要因素,特别是短焦大视场情况下尤为显著。目前采用的修正方法虽然能起到一定的效果,但是其修正后的残留误差依然较大,不容忽视,为了消除其影响,提高设备测角精度,提出了局部区域最小二乘法和分形插值曲面法,并采用上述两种算法对光学镜头畸变校正进行研究。首先,将整个视场(40°×30°)以网格的方式进行划分,间隔1°,利用平行光管精确测量网格点的畸变值。局部区域最小二乘法是将测量点周围N×N网格点的畸变值作为观测值,组成系数矩阵,求取修正函数的系数,进而求出测量点位置的修正值;分形插值曲面法是将视场内所有网格点数据进行插值,获取测量点位置的修正值。算例结果表明:两种算法分别以局部和全局的方式进行校正,测角精度有明显提高,修正后精度可达10″,满足靶场试验的测试要求,对提高终点坐标测量精度起到了积极的作用。     

双波段比色测温技术的应用

影响辐射测温准确性的因素很多,其中周围环境干扰和物体发射率是主要影响因素,使用比色测温技术可以很大程度上减弱这两种影响。文中介绍比色测温技术的原理,详细说明在比色测温系统中双波段的选取问题,列举实际系统标定过程中出现的一些问题,结合理论知识对这些实际问题进行分析,通过误差分析得出影响实验的主要因素。实验结果表明,温度在600～1 000℃之间,拟合曲线法的最大误差为3.06%,温度越低噪声对实验精度影响越大,测温距离也是导致测量误差产生的主要因素。     

3.2～3.4μm红外热像仪基于拟合的测温方法

研究目的为32～34μm窄波段红外热像仪的测温方法,本文从图像处理领域出发,利用红外热像仪和标准辐射源黑体,在一定的环境温度下,采集不同温度的黑体红外图像,通过数学建模软件对黑体图像进行灰度值计算,进而探究图像灰度值与温度的相关性,并基于最小二乘法和插值拟合思想构造黑体标定曲线,根据得到的标定曲线和已有的灰度值推出验证温度。经验证结果表明,测温精度有所提升,误差在049℃以内。     

球谐函数法修正水平式经纬仪指向误差

为修正水平式经纬仪指向误差,采用球函数将定义在水平式经纬仪球坐标系上的函数展开成傅立叶级数的形式,并取到4阶带谐项,得出指向误差球谐函数模型。通过观测全天分布较为均匀的45颗恒星,得出经纬仪视轴指向在经角、纬角方向的误差离散值,采用最小二乘法拟合得到球谐函数模型中各待定系数。实验表明,球谐函数法可有效修正经纬仪的指向误差,经纬仪在经角、纬角方向的指向精度和总指向精度分别由修正前的40.91″、30.93″、51.29″提高到了修正后的2.59″、2.46″、3.57″。修正后,基本清除了设备系统误差。     

红外比色温度计的发射率修正

分析了红外比色温度计在测量非灰体表面温度同引入的测量误差,导出了相应的误差方程,提出了修正环节方案;分析了在比色温度计的两个工作波段上被测物体的发射率随温度变化的速率不一致所造成的测温误差,并导出相应的误差方程.     

距离对红外热像仪测温精度的影响及误差修正

通过分析红外热像仪测温原理,得出距离是影响测温精度的因素之一.为了提高测温精度,设计了距离对红外热像仪测温影响的实验.首先利用黑体对红外热像仪进行标定,然后在不同距离处对黑体进行测温.实验结果表明,距离的变化对测温精度有较大影响.通过整理实验数据,得出了两种温度下距离对测温精度的影响曲线,并拟合出了误差修正公式.经过误...     

径向点插值法局部形参的改进校准方法

径向点插值法（Radial Point Interpolation Method,RPIM）中基函数形参、支持域大小和平均节点间距等因素直接影响算法的精度与计算效率,而过小形参会引起插值不稳定现象.针对此问题,提出一种基于局部形参校准法（Local Shape Factor Calibration Method,LSFCM）改进的形参优化算法,研究RPIM应用于电磁场问题中插值精度的影响因素,在不同形参、支持域大小和节点距离时的全局均方根插值误差曲线上,根据插值精度和计算效率灵活选择全局形参,简化形参设置与节点插值计算过程,提高计算效率.数值试验结果验证了所提方法的有效性.     

声表面波滤波器衍射校正的有效方法—最小二乘法

研究用最小二乘法校正声表面波滤波器的衍射效应。为了减小计算量，我们选择基带抽样，用最小二乘法求出校正系数，然后根据插值公式求出通常的校正系数。该方法具有设计灵活，收敛快的特点。     

基于表面测温等方差拟合的管内流量及温度识别

基于表面测温的管内流量及温度识别问题在红外无损检测领域还处于起步阶段，是目前红外无损检测技术从定性向定量发展的关键理论基础。针对目前流量识别结果较温度识别结果差和基于最小二乘拟合的识别方法精度有限的问题，使用Gnielinski关联式建立管道充分发展段的一维传热模型，并采用Levenberg-Marquardt （L-M）算法根据表面检测温度进行管内流体流量及温度的识别。通过理论推导和具体算例得，待识别参数的相对识别误差值与参数灵敏度最大值和参数真实值乘积的绝对值成反比关系，含测温误差的温度分布与基于最小二乘拟合得到的温度分布之间的方差不等于测温误差标准偏差的平方与测温点个数的乘积，同时提出了基于表面测温等方差拟合的管内流量及温度的识别方法。数值实验证明该方法在存在测温误差时仍可以精确识别出管内流量及温度。     

基于回波序列最小二乘拟合的高分辨率SAR运动目标速度估计

运动目标速度估计是机载单天线高分辨率合成孔径雷达(SAR)实现运动目标成像和定位的关键环节。针对现有方法运算量大、易受距离徙动干扰等缺点,该文提出一种基于回波序列最小二乘拟合的速度估计方法。利用该方法,首先通过包络相关提取相邻回波序列的距离变化量,然后对其做最小二乘线性拟合,目标的距离向速度和方位向速度可由拟合系数计算得到。与传统方法相比,该方法不仅计算量小,而且无须先做距离徙动校正(RCMC)。该文给出了新方法的数学模型和参数选取原则,分析了该方法的估计精度、计算量和适用条件,并通过仿真和实际数据处理验证了该方法的有效性。     

一种自适应时延估计的新方法

最小均方（LMS）算法可用来进行时延估计。当算法收敛后,可以根据滤波器权系数最大值的位置估计整数倍采样周期的时延。为了估计非整数倍采样周期的时延,常用SINC函数插值法和约束自适应方法。利用SINC函数的特点和拉格朗日条件极值,对自适应时延估计的滤波器权系数做了改进,提出了新的约束自适应时延估计方法。仿真实验表明,提出方法的性能优于传统的自适应时延估计算法。     

基于威布尔分布的某半导体器件贮存寿命分布规律初探

对有机电致发光二极管（Organic Light-Emitting Diode,OLED）微型显示器件进行90℃、80℃、70℃的高温贮存试验,获得产品的失效数据。基于威布尔分布模型,采用最小二乘法进行参数估计,对失效数据分析,获得OLED微型显示器件失效分布函数。应用经典可靠性理论,计算产品在90℃、80℃、70℃的特征寿命、可靠寿命及平均故障间隔时间（Mean Time Between Failure,MTBF）。采用Arrhenius模型,依据90℃、80℃、70℃的贮存特征寿命,获得常温下产品的贮存特征寿命。分析结果表明,该方法合理、简便、有效,数据结果可以进一步应用到推导产品常温贮存寿命。     

基于多种空间插值方法融合的地形生成技术研究

在GIS应用研究方面,空间插值是将矢量数据转换成栅格数据的一种基本方法,其中距离倒数插值和线性拟合插值等方法被广泛采用.距离倒数插值从整体上保证了插值结果的准确度,但在局部地形突变的区域误差较大.基于最小二乘思想的线性拟合方法能弥补这一不足.将这两种方法融合,对真实地形的等高线矢量模型进行插值计算,得到栅格化的数字高程模型,即对真实地形的可视化模拟.还利用了DirectX图形渲染技术对地形进行纹理贴图和光照处理,实现了现实三维地形的可视化仿真.     

非结构网格FVTD中二次函数重构技术用于电磁计算

提出了一种适用于非结构网格下格子中心型时域有限体积方法的基于最小平方法的二次函数重构技术以取代以往采用的线性重构技术,包括插值模板的选择和重构函数的确定.通过对典型的电磁场本征值问题及散射问题的计算验证,表明了文中方法较以往方法大大改善了算法的耗散性,提高精度的同时可以显著地减少CPU时间和存储量.     

基于气象参数的地物背景红外特征研究

随着红外探测技术的飞速发展,地物背景红外特征研究也 具有越来越重要的军事意义。根据热平衡方程建立了地物背景表观温度的经验模型,并推 导出了与4种基本气象参数相关联的背景表观温度表达式。在此基础上,运 用最小二乘法对实测数据拟合出了未知参数bi (i=1～5)。经对比发现,模拟结果与实测结 果基本相符,其误差控制在3.5℃以内。模拟结果很好地反映出了背景表观温度的基本走 势。在缺少有效观测手段时,这种方法可以快速地对地物背景的表观温度给出较好的初步 估计。通过误差分析,发现环境温度的测量精度对背景温度计算精度的影响最为明显。     

高精度的图像位置信息的处理方法及系统

讨论了一种高精度的图像位置信息处理原理和处理系统，提出了利用滑动硬件窗口对图像位置信号扫描检测及加权最小二乘法内插细分的方法，实现了高分辨力的实时处理。