金属防热瓦温度及发射率的测量

为了解决金属防热瓦在连续加热过程中热边表面温度和发射率的测量问题,基于多光谱辐射测温的参考温度数学模型,提出了一种数据处理方法。该方法假设材料的光谱发射率在选定的光谱处与温度有近似相同的线性关系,通过处理两个不同温度点处的多光谱测量数据,从而得到防热瓦的真温及光谱发射率。采用多光谱辐射高温计测量了某种防热瓦在900-1300℃的温度范围内的辐射,并进行数据处理。实验结果表明:只要温度估计初值与真实情况的误差在±200℃以内,即可得到较好的计算温度值和计算发射率值,测量不确定度在2%以内。     

金属防热瓦温度及发射率的测量

为了解决金属防热瓦在连续加热过程中热边表面温度和发射率的测量问题,基于多光谱辐射测温的参考温度数学模型,提出了一种数据处理方法。该方法假设材料的光谱发射率在选定的光谱处与温度有近似相同的线性关系,通过处理2个不同温度点处的多光谱测量数据,从而得到防热瓦的真温及光谱发射率。采用多光谱辐射高温计测量了某种防热瓦在900~1 300℃的温度范围内的辐射,并进行数据处理。实验结果表明:只要温度估计初值与真实情况的误差在±200℃以内,即可得到较好的计算温度值和计算发射率值,测量不确定度在2%以内。     

基于最优化函数的多光谱高温计真温反演算法

未知发射率的制约使得多光谱高温计的数据处理成为一个难题.目前已有的一些解决方案是预先假设发射率与波长或发射率与温度之间存在某种特定的数学关系.但是,发射率假设模型与实际情况存在的偏差严重影响真实温度的反演结果.因此,本文的主要目的是研究不需要预先假设发射率模型的真温优化反演算法.提出了一种新的多光谱高温计的数据处理算法,即基于最优化函数(fmincon)的算法,它不需要预先假设发射率模型.该算法的核心思想是将多光谱高温计的数据处理问题转化为约束优化问题,然后通过fmincon函数求解.对一些典型的光谱发射率模型进行了仿真验证,结果表明该算法的精度和效率很好.火箭喷管温度实验结果表明,该算法的真实温度反演结果与理论设计温度吻合良好.因此,所提出的算法有望成为消除多光谱高温计未知发射率制约问题的真温反演算法.     

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。     

基于多光谱法的固体火箭发动机羽焰温度测量

对于固体火箭发动机羽焰温度的测量是困难的,了解其温度分布对于研究发动机内燃烧流场的特性有重要价值.考虑到固体火箭发动机羽焰高温、高压和高速燃烧流场的测试要求,使用哈尔滨工业大学研制的6目标8波长高温计进行了地面搭载试验,成功地实现了对固体火箭发动机羽焰温度的测量,并提出了多光谱测温法的新数据处理方法,即基于BP神经网络预估计固体火箭发动机羽焰的发射率与波长之间函数关系,再由逐步回归法实现真温的自动识别.实验结果表明,其真温计算值与火箭发动机设计者提供的理论值之差在土100 K以内,说明多光谱法是一种测量固体火箭发动机羽焰温度的可行方法.     

大气环境中Al5052光谱发射率研究

基于基尔霍夫定律,利用砷化镓(GaAs)半导体激光器作为标准光源设计了一种反射式光谱发射率测量装置.使用该装置在300K至873K之间对Al5052的光谱发射率进行了系统的研究,并利用最小二乘法对测量数据进行了线性拟合.研究结果表明:Al5052的光谱发射率随着温度的升高而缓慢增大.通过对673K,773K,823K,873K4个温度点持续5h的恒温测量发现:当温度小于823K时,Al5052的光谱发射率非常稳定,随着时间的增加基本保持不变;当温度大于823K时,在开始的2h内,光谱发射率随着时间的增加而增大.2h之后,由于表面氧化达到一定程度,光谱发射率数值开始趋于稳定.     

大气环境中Al5052光谱发射率研究

基于基尔霍夫定律,利用砷化镓(GaAs)半导体激光器作为标准光源设计了一种反射式光谱发射率测量装置.使用该装置在300K至873K之间对Al5052的光谱发射率进行了系统的研究,并利用最小二乘法对测量数据进行了线性拟合.研究结果表明:Al5052的光谱发射率随着温度的升高而缓慢增大.通过对673K,773K,823K,873K4个温度点持续5h的恒温测量发现:当温度小于823K时,Al5052的光谱发射率非常稳定,随着时间的增加基本保持不变;当温度大于823K时,在开始的2h内,光谱发射率随着时间的增加而增大.2h之后,由于表面氧化达到一定程度,光谱发射率数值开始趋于稳定.     

基于红外光谱的空间点目标红外特征提取方法

根据空间点目标红外辐射光谱的特点,提出了一种新的基于双波段红外光谱数据的目标红外特征提取反演算法,对算法的有效性进行了分析,并对最大迭代次数、误差范围和缩放系数等影响算法计算效率与精度的主要参数的选取与设置问题进行了讨论.在此基础上,针对具有不同光谱特征的残余杂散辐射,分析了残余杂散辐射对目标-背景辐射对比度及目标红外特征提取精度的影响.研究结果表明,论文提出的反演算法能够有效地提取不同温度目标的红外特征信息,且计算速度快、耗时短;残余杂散辐射将对目标有效辐射面积和温度的提取精度产生一定的影响,但对目标温度提取精度的影响相对要小一些.     

利用FTIR光谱仪进行地物光谱发射率的野外测量方法研究

为了实现利用FTIR光谱仪进行野外地物光谱发射率的测量,针对D&P公司生产的Model-101型便携式FTIR光谱仪,讨论了仪器的定标原理,给出了样品的光谱辐射计算公式.采用低发射率反射板测量环境辐射,从而可以方便、快捷地计算出样品的发射率,并给出了相应的修正方法.样品实测结果表明,修正后的光谱发射率曲线与标准光谱发射率曲线具有很好的一致性.     

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。     

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.     

黑体空腔发射率计算的蒙特卡罗模型

在均匀镜－漫反射假设的基础上，给出了利用蒙特卡罗方法计算黑体空腔有效发射率的数学模型。该模型首先使用光束跟踪方法求得等温空腔有效发射率，然后逆向跟踪各反射光束，考虑了空腔不等温性和环境辐射对空腔有效发射率的修正。利用该模型对中国计量科学研究院的低温黑体实际空腔进行了计算研究，结果表明：镜反射成分的影响取决于空腔形状和壁材表面光学性质；环境辐射总是增加空腔的有效发射率，腔口附近壁温分布对空腔法向有效发射率影响不大。     

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。     

微小物体表面温度测量与功率管热阻测试

讨论利用红外显微测温仪测量物体微小表面真实温度的方法。通过分析测量 目标大小，响应波长范围和物体表面发射率对红外探测器响应特性的影响．提出计算非 黑体表面真实温度的表达式，并且得到满意的实验验证。利用该红外系统成功地测量了 微波功率管芯片表面的发射率分布以及在直流热耗散下芯片结区的温度分布，计算了峰 值热阻和平均热阻，为微波功率管的热设计提供了实验依据。     

积分球反射法测量铌的发射率随温度的变化

提出了一种利用积分球反射法的脉冲加热技术测量材料热物性的方法，在此基础上研制了脉冲加热瞬态热物性测量装置，给出了利用该装置测量的铌在632．8nm波长下法向光谱发射率随温度的变化曲线，并进行了讨论。结果表明，所研制的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法向光谱发射率，具有试样制备简单、测试精度高等优点。     

空气中Al6061氧化过程红外发射率特性研究

基于自主搭建的材料光谱发射率测量装置,分别对铝合金6061在5个温度点(623K、673K、723K、773K、823K)测量氧化前后的发射率,分析了温度、波长、氧化时间、粗糙度对铝合金样品发射率的影响.实验结果表明:铝合金6061的发射率随波长的增加而降低,随温度的升高而增大,温度对发射率的影响程度在不同波长下是不同的.表面氧化会增加样品表面的粗糙度,从而造成发射率数值增加,氧化效应对发射率的影响程度在不同温度、波长下是不同的,氧化效应可使发射率最大增加0.05(723K时).温度为823K时,发射率随氧化时间的变化可用抛物线模型很好地拟合.     

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.     

The concept of effective emissivity of nonisothermal mixed pixel and its test

Based on two preconditions, the local thermal equilibrium is satisfied and emissivities do not change with temperature, the concept of component effective emissivity of nonisothermal mixed pixel has been put forward and then the radiant directionality model of nonisothermal mixed pixel constructed from it. Our study shows that the component effective emissivity is associated with geometric structure, optical properties of target, and viewing angle, but does not depend on the component temepratures. The component temperatures can only change the ratio of component radiance to the total radiance of the mixed-pixel. The total effective emissivity of this pixel is the complement of its directional-hemisphere reflectance. After the simulation of component effective emissivity of the discrete cones and continuous vegetation canopy (winter wheat) by the Monte Carlo method, our model of radiant directionality of nonisothermal mixed pixel have been proved by lab and field measurements.     

月球多色测光的最新研究进展

近几十年来，月球多色测光研究成为天文学一个重要领域．尤其是近年Clementine飞船作了几乎整个月球表面的多色测光，得到高分辨月球多色图像．联系Apollo等飞船取回月球样品的实验结果，结合理论研究和新的分析方法，揭示于全月球表面和区域的特性．本文综述一些重要进展和最新成果，包括一些主要概念(反照率，位相函数、全月面累积测光和区域测光)、测光模型、分光反照率测定结果，尤其是Clemmentine飞船资料的分析研究结果——光度参数、月面温度分布、FeO和TiO2分布、月壤成熟度、盆地抛出物、火山沉积物和区域地质．