非接触式温度测量方法在微尺度实验中的应用

本文系统的介绍了非接触式温度测量方法在测量微小物体表面温度场中的应用.得用微区热成像技术,使用红外成像仪及专用红外放大镜测量并得到了微小物体的温度场.由于不同材质的红外发射率不同,分别采用不同的方法对红外测量得到的温度场进行修改,从而得到较为准确的温度值.非接触式测量方法不会引起微小物体温工分布的变化且不需要特别的布置,因而在微尺度实验中比一般的接触式温度方法——采用热电偶或电阻来测量温度且有更高的精确度。     

基于红外热像仪的物体表面发射率测量方法

目前利用红外热像仪难以测得物体准确的发射率，因此根据红外热像仪对物体的输出响应，提出了一种新的利用红外热像仪精确测量物体发射率的方法.该方法针对双参考体方法计算公式中n取值不准确之处加以改进，推导出了物体发射率新的计算公式，系统地分析了该方法精确测量物体发射率的条件，建立了一套完整的利用红外热像仪精确测量物体发射率的方法.实验验证表明该方法可获得满意的测量结果.     

双前置罩式辐射测温原理

在环境辐射及物体发射率未知的情况下,直接用辐射测温仪测出物体的真实温度,是长期以来未解决的问题。本文假定将两个具有给定温度及发射率的罩子罩在物体上,并利用安装在罩子顶上开孔处的二台辐射测温仪分别测得两个表现信号,利用这两个信号及我们推得的公式,可实时测出物体的发射率及真实温度。本文还给出了前置罩式辐射测温仪的信噪比及灵敏度公式。     

平流层飞艇光伏电池传热特性

太阳能是平流层飞艇的理想能源,其热特性与飞艇浮力,蒙皮强度息息相关。准确预测飞艇的温度场是飞艇设计的重要步骤,但现有研究缺乏对太阳能电池的热特性分析。本文提出了一种包括太阳辐射,天空、地面长波辐射,蒙皮红外辐射和对流换热的飞艇模型,将几何模型离散化,编写C++程序计算了和分析了光伏电池的转化效率,吸收率、发射率、热阻和飞艇朝向对飞艇热性能、光伏阵列输出功率的影响。结果表明,较大的光伏阵列转化效率,发射率和等效热阻有利于改善飞艇“超冷”和“超热”现象的改善。光伏电池的辐射特性对光伏电池和氦气温度的影响最大：吸收率从0.5增加到0.9,主氦气囊昼夜温差升高约11.2K,光伏电池最高温度升高约29.8K;发射率0.1增加到0.9,主氦气囊昼夜温差降低约15.3K,光伏电池最高温度降低约50.2K。本文计算结果为飞艇的热稳定性的优化提供参考。     

石英玻璃窗对火焰温度测量影响的数值分析

在用辐射测温法研究多孔介质燃烧器中火焰温度分布时，因石英玻璃窗不能透过热象仪所能响应的火焰红外辐波段，而不能直接测出玻璃内侧的火焰温度。该文通过对石英玻璃（属半透明介质）内热传导与热辐射耦合，边界为对流换热的数值计算，研究了石英玻璃内、外表面分布的变化规律的相应关联式，从而由所测石英玻璃外表面温度分布推算出内侧多孔介质表面层的火焰分布，这种消除玻璃对测量影响的方法具有一定的实用意义。     

低温可视化力学装置传热分析与计算研究

为优化干冷式宽温域低温可视化力学测量装置的内部传热特性，降低装置传导和辐射漏热，提高样品的温度均匀性，基于Sage、COMSOL研究了不同尺寸试样的温度场分布，对比了两种计算方法的一致性。研究了试样表面发射率、窗口表面发射率以及窗口尺寸对试样温度的影响。结果表明：Sage、COMSOL两种方法计算的试样最低温度分别为4.211 5、4.219 4 K,温度基本一致，且Sage一维计算方法可以更直观地分析低温装置内各个传热节点的参数；当试样尺寸为3 mm×30 mm×2.5 mm的小规格尺寸，试样表面发射率低至0.01时，试样自身温度最为均匀，两端温差仅为0.005 K;降低窗口的表面发射率、减小窗口的辐射面积均有利于试样温度的均匀分布；小尺寸试样的温度分布几乎不受材料表面发射率和窗口参数的影响，自身温差始终保持最小。     

基于神经网络的多光谱测温数据处理方法

为了解决大多数工程材料真实温度的测量问题,提出了基于BP神经网络的多光谱数据处理方法,分析了随机噪声对真实温度计算结果的影响。结果表明:在没有噪声的情况下,训练过的发射率样本真实温度的识别误差在±30K以内;未训练过的发射率样本真实温度的识别误差在±50K以内。随着随机噪声的增大,网络的识别误差也相应增大,但训练过的样本其网络的识别误差较小。说明加大发射率样本可以提高真实温度的识别精度。     

海洋船舶的微波辐射遥感研究

根据微波辐射理论 ,船舶与海洋背景或陆地、岛屿表面的发射率相差很大 ,故使用毫米波辐射计可以探测海面上的船舶。讨论了海洋、天空及陆地等背景微波辐射特性 ,给出了计算船舶目标与海洋背景的天线温度对比度的公式 ,并给出 8mm及 3mm波段下几种背景的辐射温度曲线和不同高度下的海上目标的天线温度对比度的计算和测量数据 ,另外 ,介绍了毫米波辐射计探测海上船舶的实用的试验方法以及其应用前景。     

太阳能光伏阵列的红外特性研究

反常的温度分布往往能反映设备的非正常运行状态,红外图像为有效测量物体的温度及相对温度分布提供了更加便捷的途径。该文分别从理论和实验上分析与验证了太阳能光伏阵列在正常光照、遮挡、故障以及典型负载、开路、短路等情况下的温度变化以及相应的红外图像特征,为进一步在大面积的太阳能光伏利用中实现非接触式的在线检测与故障分析提供了依据。     

热辐射红外传感检测实验研究

本文设计组装了一套热辐射红外传感实验装置,利用该装置研究了被测物表面热辐射强度与探测距离、物体温度及其表面结构间的关系。实验结果表明:物体的温度与其热辐射强度在探测距离不变时呈良好的一次线性关系;在温度保持不变时,物体的热辐射强度与探测距离的平方呈反比。通过实验数据分析及处理,求得物体温度与热辐射强度、探测距离与热辐射强度之间的关系式,并讨论了该实验研究结果在测温和测距方面的应用前景。     

基于多光谱法的目标真温及光谱发射率自动识别算法研究

针对以往目标真温及光谱发射率的计算结果偏差较大的问题,提出了一种新的发射率假设模型,并在此基础上提出了一种新的多光谱辐射温度计的数据处理方法,即通过处理2个不同温度点处的多光谱辐射温度计的测量数据,可同时获知2个温度点处的真温及光谱发射率.仿真结果表明,只要温度估计初值与真实情况的误差在±200K以内,即可得到较好的计算温度值和计算发射率值.新方法在不需要实时数据处理的场合,是一种自动辨识目标真温及光谱发射率的较实用的方法,可适用于大多数工程材料的目标真温及光谱发射率的测量问题.     

辐射率变化对测温精度的影响及误差分析

介绍了被测体辐射率因受材料、表面状态、温度、波长及分布方向的影响而引起的测温误差变化、以及如何选用合适的辐射率使由此造成的测温误差最小的计算方法．     

目标真温及光谱发射率智能识别法

基于神经网络技术，提出一种可以取消发射率假设模型的方法，实验结果表明，基于神经网络技术的二次辨识方法可以自动识别目标真温及光谱发射率，是一种同时获知目标真温及光谱发射率较实用的方法。     

红外热像仪测温精度的理论分析

根据热辐射理论和红外热像仪的测温原理，推导出计算被测物体表面真实温度的通用计算公式．阐述了红外热像仪在测温过程中容易忽视的影响精度测量的因素，为进一步提高测量结果的准确性，提出了解决方法．     

附加式屋顶通风结构二维简化传热分析

降低建筑能耗对于发展低碳建筑至关重要,屋顶的热量得失对建筑能耗的影响不容忽视。基于屋顶通风隔热结构,本文提出并介绍附加式屋顶通风隔热结构的隔热原理,分析其传热过程,采用数值模拟的方式,以当量热阻的概念来研究该通风结构的热工特性变化规律。结果表明,在稳态条件下,对于确定的附加式屋顶通风结构,通风腔当量热阻与太阳辐射强度、室外空气温度存在指数关系;在同一室外空气温度下,通风腔当量热阻存在最大值;其当量热阻最大值与隔热材料表面发射率倒数、室外空气温度及材料热阻比值呈线性关系;运用得到的计算关系对附加式屋顶通风结构在不同地区的热工特性进行了分析。     

The definition of effective emissivity of land surface at the scale of remote sensing pixels

Remote sensing (RS) of land surface temperature (LST) is a very challenging problem at the present development stage of RS science. Tremendous efforts have been devoted to atmosphere correction and temperature emissivity separation (TES) of new LST product algorithms. However, the mechanism of directionality of thermal emission from land surface remains unknown, and even worse, there are confusions on the definition of the effective emissivity of land surface at the scale of RS pixels. The mechanism of directionality of thermal emission for isothermal pixels and non-isothermal pixels is different. For non-isothermal pixels (case in most canopy/soil structures), the directionality of their thermal emission is determined by both bidirectional reflectance distribution function (BRDF) derived emissivity and distribution patterns of temperature differences. A new definition is suggested to take into account material mixture, multiple scattering, and temperature variation within thermal infrared (TIR) RS pixels.     

确定迷彩斑点间发射率差指标的方法

为了确定迷彩斑点间发射率差指标，在分析热成像系统的成像机理基础上，根据能量守恒定律导出了迷彩斑点间发射率差的计算模型。仿真计算表明，两热红外迷彩斑点的发射率差值与热成像系统性能、观察距离、相对湿度、气温和器材表面温度有关。其中，气温和器材表面温度的影响较大，而相对湿度影响则较小。确定的发射率差指标可为热红外伪装自动化设计体系、热红外伪装器材的研制提供量化依据。     

Algorithms for determination of land surface temperatures and emissivities from satellite radiative measurements

Deriving LST from satellite radiative measurements is desirable, but the accurate determination of LST is very difficult, whcih is related to the atmospheric effect, the nonuniformity of land surface and the coupling between surface temperature and emissivity. In particular, the coupling between the land surface temperature and emissivity constructs a severe obstacle for the accurate determination of LST, because at present, the knowledge about global and surface emissivity is still very deficient. Based on the assumption that the change of emissivity is normally negligible in a short period of time a two-channel method is proposed to determine LSTs and emissivities, simultaneously, in which a set of measurement data of two channels made at two different time, day and night or two continuous days or nights, are used. If there are emissivity variations in two time measurements, with the relative changes of emissivities for different channels being the same, then a three-channel method can be used to determine land surface temperautre and ernssivity simultaneously.