一种物体比辐射率测量的四次测量法及增温补偿

本文提出了测量物体比辐射率的二次照度四次测量法。根据自主研制的仪器表明该方法和设计能够测量到与照射到被测目标完全一致的热辐射源辐照度,并且能够排除传感器镜头、腔壁等的干扰。不仅提高测量精度,而且可以设计成小尺寸便携式的比辐射率测定仪。设计的1000w/m2以上的强热辐射源,大幅度提高仪器信噪比。为了补偿在强热辐射源下的被测目标的增温,提出了在非同温系统中求解比辐射率普适表达式以及补偿增温的“过程法”。从而解决了在非同温系统中温度变化造成比辐射率测量误差的瓶颈问题。三种比辐射率测量方法对比表明,本文提出的方法优于其它两种方法。     

傅里叶变换光谱仪上的比辐射率与表面温度的双色补偿测量

本工作采用双色法,在傅里叶交换光谱仪上进行了精确的红外比辐射率光谱测试,同时精确地测得了样品的表面温度,对灰体和非灰体样品也进行了辐射光谱测试,最后讨论了测试误差。     

基于傅里叶变换红外光谱的热辐射体温度遥测新方法研究

常规遥感测温方法有三种:单色法、双色法、多色法,在这些方法中都是采用传统的光谱仪和探测器,这样探测速度慢,数据处理复杂并且测量结果受噪声影响很大.本方法应用傅里叶变换红外光谱仪探测热辐射体的红外辐射特性,因而其具有了傅里叶变换红外光谱仪所有的优势.为解决和避开传统方法中遇到的麻烦和困难,我们提出了一种新的温度反演算法,还详细讨论了遥感测量时的红外波段选择.我们对傅里叶变换红外光谱仪定标后,测量了一加热钢板的自然降温过程的红外辐射谱,用标准黑体辐射谱对测量谱做最小二乘拟合,并把拟合谱与测量谱做了对比,两者吻合的很好,并且用不同波段所得的测量结果也非常一致,表明结果是准确可靠的.     

利用激光实时测量高温物体比辐射率的系统

本文报导了一种利用激光实时测量高温物体比辐射率的系统由光学系统，信号处理与放大系统及显示系统三部分组成。文中介绍了该仪器的基本原理，讨论了其中的技术难点及其相应的解决方案，分析了比辐射率的测量精度对温度测量精度的影响。     

粒度对样品辐射特性影响的实验研究

利用IRE－1型红外辐射测量仪对不同粒度砂纸样品进行了（法向）光谱比辐射率的测试；测试波段为8－14um；测试温度分别为40℃、50℃ 和70℃ ，通过对测试结果的分析，指出在粒度尺寸大于测试波长时，随着颗粒尺寸的减小，样品的光谱比辐射率将减小，相应的8－14um的平均 比辐射也有减小的趋势。     

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。     

基于大气吸收线特征的高光谱热红外数据地表温度/比辐射率反演算法

地表温度和比辐射率的准确提取和反演是热红外遥感的核心问题之一.由于地表温度/比辐射率反演问题的病态性,以及地表—大气强耦合特征等诸多问题,导致目前反演精度仍有待进一步提高.通过深入挖掘大气吸收峰/谷通道处下行辐射偏移量特性,提出了一种基于大气吸收线特征的高光谱热红外温度/比辐射率反演方法,并通过最优通道选择提高了算法的效率和精度.算法一定程度上可抑制大气校正不准确引入的误差,能够有效提高低比辐射率地物的反演精度.模拟数据结果表明:针对高比辐射率地物,算法与ISSTES方法的反演精度基本一致;针对低比辐射率地物,算法最大可提高温度0.48 K和比辐射率2.1%的精度.地面实测数据结果表明:约77%的样本温度反演误差优于1K,比辐射率误差均值优于0.01.     

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。     

利用激光、标准噪声辐射源并采用热电器件实现的实时测温系统

本文介绍了一种利用InGaAs/I半导体激光器作为辅助测量光源 ,利用遮蔽板作为标准噪声辐射源 ,以钽酸锂热释电探测器作光接收器件 ,并以 80 31单片机为核心实现的测量静止及慢速运动的中、高温物体的比辐射率及温度的系统。该系统主要由光学发射与接收系统、信号放大与处理系统及显示系统三部分组成。详细介绍了该系统的工作原理与基本结构 ,讨论了其中的技术难点及其相应的解决方法 ,分析了各量的测量精度对比辐射率及温度测量精度的影响。结果表明 :对 4 0 0℃的钢铸件而言 ,比辐射率的测量精度σελ≈ 6 78× 10 -3 ,|σελ/ελ|≈ 1 31% ;温度的测量精度σT≈ 1.0 4k ,|σT/T|≈ 0 15 5 %。     

基于风云三号MWTS的地表比辐射率反演

针对地表比辐射率反演,提出基于氧气二窗口频率下的反演方法。以am大气模型为基础,结合风云三号微波温度探测仪(MWTS)的扫描特性,推导出基于其二窗口频率下的地表比辐射率公式。运用Matlab对地表比辐射率进行仿真,仿真结果反映了地表的陆海特性。     

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。     

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。     

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。     

热红外发射率光谱的野外测量方法与土壤热红外发射率特性研究

基于光谱平滑的温度／发射率迭代算法，提出热红外发射率光谱的野外测量与反演方法；分析了不同组分、粒径及含水量土壤的热红外发射率变化规律。结果表明，在8～9．5μm波长范围内土壤的发射率随SiO2含量的增加而降低，随含H2O量的增加而增大；在11～13μm波长范围内土壤的发射率基本保持不变，基于此分析结果，提出利用热红外光谱数据反演土壤含沙量和含水量的方法。     

天然橡胶布和钢板热特性差异的理论分析

根据传热学原理,建立了天然橡胶布和钢板的简单传热模型,计算了一日内天然橡胶布和钢板温度随时间的变化.结果表明：天然橡胶布表面温度可以通过热平衡方程求解;钢板温度日变化受厚度的影响最大,厚度越大,温度变化越平缓,厚度越小,越接近天然橡胶布.表面发射率对钢板或天然橡胶布温度变化有相同的影响,发射率越低,一日内表面温度就越高.太阳能吸收系数仅在白天具有太阳辐射时对温度有影响,它与发射率对温度的影响刚好相反.     

Temperature-dependent emissivity of silicon-related materials andstructures

The results of an ongoing collaborative project between the New Jersey Institute of Technology (NJIT) and SEMATECH on the temperature-dependent emissivity of silicon-related materials and structures are presented in this study. These results have been acquired using a spectral emissometer. This emissometer consists of a Fourier Transform Infra-Red (FTIR) spectrometer designed specifically to facilitate simultaneous measurements of surface spectral emittance and temperature by using optical techniques over the near- and mid-IR spectral range and temperatures ranging from 300 K to 2000 K. This noncontact, real-time technique has been used to measure radiative properties as a function of temperature and wavelength for a wide range of silicon-related materials and structures. The first results of the temperature and wavelength dependent emissivity and hence refractive index of silicon nitride, in the literature, is presented in this study     

粉体材料的法向光谱发射比测试系统的设计

阐述了采用“单光束比较辐射度量法”测量材料的法向光谱发射率的原理和系统设计 方法;改进、设计制作了黑体炉、样品炉、斩波装置、扫描装置和A/ D 转换系统,用V C + + 完成了“法向光谱发射比测试系统中文操作软件”的编写;利用此系统测量了涂料样品的法向光谱发射率。     

用红外热成像方法测量火焰温度的实验研究

在理论分析的基础上,主要通过实验测量和数据分析讨论了将红外热像仪直接用于火焰温度场测量时火焰发射率的设定其测量结果的影响问题,并给出了通过基于火焰辐射光测量对其发射率进行修正后的温度场实验结果。研究结果表明,将红外热像仪应用于火焰温度及辐射特性的测量,可以对火焰热结构的时空分布和变化进行实时观测和记录,因而具有直观、信息量大等优点。但当要获取比较准确的定量结果时,则必须对其发射率进行合理修正。     

Modeling and simulation of emissivity of silicon-related materials and structures

A brief review of the models that have been proposed in the literature to simulate the emissivity of silicon-related materials and structures is presented. The models discussed in this paper include ray tracing, numerical, phenomenological, and semi-quantitative approaches. A semi-empirical model, known as Multi-Rad, based on the matrix method of multilayers is used to evaluate the reflectance, transmittance, and emittance for Si, SiO₂/Si, Si₃N₄/SiO₂/Si/SiO₂/Si₃N₄ (Hotliner), and separation by implantation of oxygen (SIMOX) wafers. The influence of doping concentration and dopant type as well as the effect of the angle of incidence on the radiative properties of silicon is examined. The results of these simulations lead to the following conclusions: (1) at least within the limitations of the Multi-Rad model, near the absorption edge, the radiative properties of Si are not affected significantly by the angle of incidence unless the angle is very steep; (2) at low temperatures, the emissivity of silicon shows complex structure as a function of wavelength; (3) for SiO₂/Si, changes in emissivity are dominated by substrate effects; (4) Hotliner has peak transmittance at 1.25 μm, and its emissivity is almost temperature independent; and (5) SIMOX exhibits significant changes in emissivity in the wavelength range of 1–20 μm.     

基于神经网络的多光谱测温方法研究

提出了基于神经网络的多波长温度计数据处理的新方法。实验结果表明,该方法可以解决绝大多数工程材料的目标真温及光谱发射率的测量问题。