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.     

蒙特卡洛法在高温背景辐射下比色测温的应用研究

在比色测温中,高温背景辐射对准确测量目标温度有很大的干扰,利用蒙特卡洛法通过概率分布模拟背景辐射的发射位置、辐射方向和反射或吸收特性,统计被测量目标反射并被探测器检测到的辐射能束,与理论辐射差值相比较,检验其准确性。在此基础上,提出一种在复杂环境下消除高温背景辐射影响、提高测温精度的方法。     

航空发动机内壁高温测试技术

针对航空发动机故障诊断中长期存在的内壁高温测量难题,介绍了非接触式的红外辐射测温法、光电测温计法和接触式的热色液晶示温法、示温漆测温法及薄膜热电偶等多种测试手段。根据测试技术不破坏发动机内部流场和实时在线监测的应用需求,简述了不同测量方法的适用范围和测量精度,分析了不同测量手段的研究现状和技术特点。详细介绍了通过MEMS技术制作的薄膜热电偶,分析对比了辐射测温法和示温漆测温法,指出了由于薄膜热电偶自身结构的特殊性,可被广泛使用于各类表面瞬态温度测量领域。最后对发动机内壁面的高温测量技术进行了梳理与展望。     

基于磁致伸缩效应的超声波测温方法研究

根据超声波在固体介质中传播时,声速随温度的变化而改变的特点,通过磁致伸缩效应进行超声波的产生及接收,由系统对数据进行运算处理,从而实现对温度的测量。该测量方法适应于目前绝大多数环境下的温度测量,尤其对高温测量更为精确。给出硬件原理图及软件实现的基本流程图,对测温过程进行阐述,并通过实验测量及分析,实现了简单电路下的准确测温。该方法是对温度测量方法的又一种尝试。     

基于彩色CCD像素点亮度的测温原理研究

推导出了CCD像素点亮度和具有实物面的高温辐射体温度之间的关系。结合比色测温法,提出了一种基于面阵CCD图像的温度场检测方法。分别在普通煤炉和黑体炉上用一套经黑体炉标定过的测温系统进行测温实验,取得良好效果。通过比较热电偶测量值和本算法计算温度值,分析了本测温方法的误差产生原因。     

基于红外热图像灰度修正的辐射测温

基于红外热像仪的测温精度依赖于大气温度、相对湿度、大气透射率、翻转表像温度等参数的测量精度。为了减少这种依赖性和提高测量精度,提出了一种基于红外热图像灰度修正的辐射测温方法。首先基于高精度面源黑体建立了红外热图像灰度修正模型,然后通过灰度修正模型对实测的目标灰度进行修正,最后通过基于加权最小二乘法建立的热像仪辐射定标模型等计算出修正后的目标亮度和温度。在实验室环境下,分别基于红外热像灰度修正辐射测温法和直接用热像仪测温对目标进行了测量。结果表明,在实验室环境下,前者的平均测量精度较后者提高了3.6%。该方法对实验室环境下红外测温有较好的实用价值,对外场红外测温也有一定的借鉴意义。     

红外辐射测温技术在煤矿高压电器检测中的应用

红外辐射测温技术具备了实时、便捷以及非破坏性等特点,广泛用于电器产品温度的检测中,特别是煤矿高压电器设备由于复杂的运行施工环境,常规手段很难准确的测量温度的变化,而红外辐射测温能够迅速准确的对煤矿高压电器进行测量。本文主要从红外辐射测温技术在煤矿高压电器温度的测量方面出发,重点研究了红外辐射测温的形成机理、测试手段以及需要注意的测试技巧,为生产实际过程中提供一个可靠的理论依据。     

红外辐射测温技术在煤矿高压电器检测中的应用

红外辐射测温技术具备了实时、便捷以及非破坏性等特点,广泛用于电器产品温度的检测中,特别是煤矿高压电器设备由于复杂的运行施工环境,常规手段很难准确的测量温度的变化,而红外辐射测温能够迅速准确的对煤矿高压电器进行测量。本文主要从红外辐射测温技术在煤矿高压电器温度的测量方面出发,重点研究了红外辐射测温的形成机理、测试手段以及需要注意的测试技巧,为生产实际过程中提供一个可靠的理论依据。     

基于红外辐射偏振成像的目标三维重建方法

三维重建技术已在工业自动化领域得到了广泛的应用,但对于工业生产线中玻璃、锻造件等表面结构单一、高反光、无纹理的高温产品,利用传统的三维重建方法得到的三维重建结果往往不准确.这些高温物体会产生红外偏振自发辐射,提出了基于红外辐射偏振成像的目标三维重建方法.首先建立红外偏振辐射模型,分析目标表面红外辐射偏振态与目标表面法向...     

无扫描宽范围多波长成像测温技术

多波长测温是一种先进的辐射测温技术,其原理是假定发射率光谱模型,利用测得的多波长辐射与波长发射率函数关系,求得目标的真温和发射率。多波长成像测温技术通过探测目标的多波长辐射图像信息,反演计算得到目标的温场分布。针对基于彩色CCD的多波长成像测温不能适应非线性光谱发射率模型、测温动态范围较窄等不足,提出了一种基于光阑处非等比例滤色分光的四波长无扫描成像测温方法,有效压缩了波段成像带宽,形成了四个窄波段的成像探测,适用于非线性光谱发射率模型目标宽动态范围温场测量。根据提出的测温方法研制了四波长成像测温仪。测温仪主要由窗口、中性衰减片、四色滤光片、光学物镜镜头、可见/近红外集成传感器、测量控制单元及软件等部分组成。测温仪软件由目标四个波长的单色成像图像,得到目标的真温温场分布。在激光加热条件下对800~2500 ℃目标高温温场进行了试验测试,测量结果与热电偶数据比对表明误差小于1%,具有较高的准确度和较好的动态范围适应性。     

气动加热下高温陶瓷材料的红外辐射机理与特性

从分析材料内部热辐射与导热耦合传热温度场、表面反射及折射之间的内在关系出发,建立了气动加热下高温陶瓷材料的红外辐射模型.采用控制容积法结合蒙特卡罗法和谱带模型,数值模拟了红外辐射能在材料内部的传递及出射过程.引入介质影响因子,分析了材料的红外辐射机理和外部气动热流对材料红外辐射特性的影响.结果表明,高温陶瓷材料内部热辐射的光谱选择性与温度场的耦合,导致高温陶瓷材料的红外发射率随气动热流变化而变化.由于陶瓷材料在紫外和中远红外谱带范围对辐射的吸收非常强,而在近红外和可见光谱带范围对辐射吸收较弱,随气动热流密度增大,对陶瓷材料表面红外辐射产生贡献的内部热辐射区域增大,但材料的红外发射率降低.     

环境辐射对热像仪测温的影响

不同于传统的离散光谱测温,热像仪测温的实质是一种在一定波段范围内的基于探测器光谱响应的连续光谱测温。除了目标的发射率会影响热像仪所测温度与真实温度的关系外,反射的环境辐射也是热像仪测温结果的重要影响因素。目前的热像仪测温精度研究在对目标反射环境辐射的处理中,大都把环境辐射看做是均匀入射的或者是把目标看做了镜面反射体,这样做虽然可以大大简化模型,但是却远远不符合实际情况。针对这一现状,利用辐射度学原理和热像仪探测器的光谱响应特性,建立了在环境辐射非均匀入射条件下的热像仪对漫射目标的测温模型,结果表明:环境辐射对热像仪测温的影响,除了与目标的反射率和环境辐射源的温度有关外,还与环境辐射源对目标所张的投影立体角有关。根据所得模型,分析了热像仪测温的影响因素,重点对几种典型环境辐射条件下对热像仪测温的影响进行了定量计算和分析,并进行了实验验证。相关结果一方面可以为热像仪测温设计提供参考,另一方面可以为复杂环境条件下热像仪测温与真实温度的误差估算提供理论依据。     

Junction temperature dependence of high-frequency noise inheterojunction bipolar transistors

The use of the Hawkins model, under isothermal condition, to calculate the bias dependent high frequency noise in Heterojunction Bipolar Transistors (HBTs) is questioned. The inclusion of thermal effects into the noise model of HBTs is necessary as the temperature of the device becomes progressively different from the ambient temperature with increasing bias current. Calculation of noise figure by including the thermal effects explains the experimental measurement whereas the isothermal calculation underestimates the noise figure at high bias current     

脉冲螺线行波管热状态分析及ANSYS模拟

本文对国外上世纪90年代的产品,高输出功率高工作比的脉冲行波管进行热状态的分析,通过计算全面了解国外行波管的热设计要求及必要的工艺措施,为国内同类型行波管提高可靠性服务.文中对国内同类型产品的表面热阻率进行测量,从初步分析结果指出减小表面热阻率的方向和措施.使用ANSYS软件实际模拟仿真螺线行波管,得到更为准确、可靠的结果,并和设计计算基本保持一致.     

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。     

探测器温度对非致冷型微测辐射热计热像仪测温的影响与修正

根据红外辐射理论和红外热像仪的测温原理,得到了红外热像仪测温的计算公式及测温程序,分析了非致冷微测辐射热计的温度对测温的影响,并得出了相应的修正公式和修正方法.得到的两种修正方法简单易行,为非致冷微测辐射热计阵列热像仪的设计制造及实际使用提供了一定的方法和依据.     

基于双波段对数比放大的热风炉拱顶测温系统

为了解决传统热风炉拱顶测温系统存在的维护难度大、发射率难以确定等问题,采用了双波段对数比放大测温方法,并对其进行了理论推导和实验验证。结果表明,在设定温度不变的前提下,该方法的测量结果与随着时间改变的温度几乎保持一致;并验证了设定温度与测量温度之间的关系,本系统测温误差绝对值在6℃以内,测量精度高;也验证了LOG112输出电压与真实温度的倒数呈线性关系,这与理论推导一致。该研究将辐射测温与对数比放大技术相结合,对于解决现存问题及提高拱顶测温精度具有重要意义。     

水平方向上的大气透过率和热辐射计算模型研究

大气透过率和大气热辐射是影响目标本征辐射特性测量精度的重要因素。传统的空间目标辐射特性测量方法就是利用大气观测设备配合MODTRAN等软件或者利用红外恒星计算大气热辐射。然而，水平方向上的空气对流和复杂的地面状况会导致模式计算大气热辐射不确度增大，而火箭、导弹等目标发射起始段的红外特性测量有助于实现目标识别。因此，研究水平大气透过率和热辐射对于目标红外辐射特性测量具有十分重要的意义。针对以上问题，首先借鉴垂直廓线理论建立了同层大气“水平温度廓线”模型。然后推导了水平方向上的大气透过率和热辐射计算公式，并对其进行了实验验证。最后将大气热辐射的MODTRAN软件计算结果和实验测量结果进行了比较。结果表明，基于传统软件的热辐射计算精度为8.65% ，而本文方法的计算精度为4.91%。该实验说明这种算法在水平方向上是正确的。通过公式推导和实验验证说明了本文方法的合理性，为目标辐射特性测量过程中的水平大气透过率和热辐射计算提供了一种新的思路。