烧蚀材料光谱发射率测量及高温总发射率计算

采用辐射能量法测量了三种烧蚀材料的中温光谱发射率,提出了由所测中温光谱发射率计算烧蚀材料的高温发射率的方法,此外,还推导了由不同波段的发射率计算材料总发射率的公式。     

基于双响应波段工作的红外热像仪测温原理与误差分析

为了提高红外热像仪测温的准确性,根据红外辐射理论,从红外热像仪的测温原理出发,分析了基于双响应工作波段的热像仪的测温原理,得出了目标物体的发射率、物体温度计算公式以及相应误差的估算公式,分析了各影响因素对热像仪测量准确度的影响,提供了一种目标物体发射率的测定方法,对利用红外热像仪准确测量内燃机等热能机械表面温度具有重要的意义。     

材料红外辐射特性的评价方法

介绍了一种利用光谱发射率的测量结果来评价新型材料和涂料的红外辐射特性的方法。光谱范围为（０．６７￣１００）μｍ，温度变化为从室温到１０００℃，光谱发射率为０．０５０￣０．９９５，测量不确定度为２％。该方法成功地解决了科研生产中的实际问题。     

红外光谱发射率测试方法的研究

论述了用傅立叶红外光谱仪和黑体辐射源、试样加热器、温度控制系统、辅助光路系统等构成的测试装置进行红外光谱发射率测量的方法 ,给出了测试结果 ,讨论了常温下进行红外光谱发射率测量的方法。     

高温材料光谱发射率测量技术研究

针对发射率测量技术现状及面临的问题,明确了建立高温材料光谱发射率测量装置的意义,对所研究的测量装置的技术路线和设计方案进行了介绍。     

烟气覆盖表面红外温度测量的实验分析

为了研究辐射参与性烟气对红外测温法金属壁面温度测量的影响,首先根据实验中红外探测器测量得到的表面温度分布的特点,建立了一维表面红外测温模型;然后根据红外热成像测温原理及辐射传输理论,利用源项多流法分析模型计算了烟气覆盖表面在不同烟气厚度和不同表面温度下红外探测器获得的温度;最后利用马弗炉模拟不同温度的表面,振动筛模拟不同浓度和厚度的烟气环境,在实验室条件下设计搭建了模拟烟气覆盖表面的红外测温实验系统,实验验证了源项多流法分析模型,实验测量得到的温度与分析模型预测的温度吻合较好,并提出了利用反演方法修正红外测温的设想。     

太阳同步轨道卫星光学特性

为了分析太阳同步轨道卫星的光学特性,对FY-1卫星的可见光和红外波段光学信号进行了仿真计算和模拟试验验证.通过对外部辐射及内部热源的分析,计算了卫星的温度场,采用随机起伏表面算法模拟表面覆盖材料外表面,通过阴影遮挡判断及双向反射分布函数(BRDF, Bi-directional Reflectance Distribution Function)模型计算卫星对外部辐射的反射特性,编程计算得到在可见光0.4~1.0μm和红外8~14 μm,14~16 μm波段下卫星的光学特性.结果表明红外辐射亮度与表面温度相关,8~14 μm最大约90 W/(m²·sr)、14~16 μm最大约20 W/(m²·sr).空间可见光辐射强度具有明显的镜面反射效应,卫星主体峰值2 200 W/sr.通过地面模拟测量空间目标的温度和红外辐射验证了温度及红外辐射仿真计算模型,可见光辐射强度仿真计算结果与地面模型卫星测量结果误差在20%以内.     

三波长辐射温度计

采用辐射法测量物体表面真实温度的最大困难是被测材料表面的发射率难测。三波长辐射温度计能消除发射率对测温的影响,尤其是对抛光表面的测温。本文基于推导多波长辐射温度计的理论,推出了一种三波长辐射测温法的新关系式,并建立了三波长辐射温度计的数学模型。     

相关光子自校准光谱辐照度测量不确定度分析

基于自发参量下转换原理产生宽波段相关光子辐射定标光源,结合传统的光谱辐照度观测仪器,提出一种新型的相关光子自校准的光谱辐照度测量方案。介绍了光谱辐照度测量原理和系统组成,开展了“通道量子效率→光谱光子数率→光谱辐射功率响应度→光谱辐照度”量值传递路径研究,建立了自校准光谱辐照度测量仪的辐射测量模型,详细分析和评估了该仪器的光谱辐照度测量不确定度。将488 nm激光经积分球、平行光管准直后作为辐照度定标光源,开展了相关光子自校准光谱辐照度测量仪与参考辐照度计的比对实验,初步验证两种测量方法的一致性优于4.2%。     

空间碎片光谱特性获取与分析方法研究

空间碎片的反射光谱是碎片表面材料与太阳光谱共同作用的结果,能够反映碎片的材料性质,为空间碎片的光学特性研究提供依据. 将观测获得的空间碎片反射光谱进行预处理后,与已知空间材料样本的光谱进行比对,比较两者间光学特性差异,包括连续反射光谱曲线中的峰值、斜率、形态、特征窄波段、吸收谱线和多波段反射光谱间的成像差异、色指数、特征温度等,分辨碎片表面可能的材料,最终实现对空间碎片光学特性的研究.      

宽温度范围大口径高精度变温标准黑体辐射源研制

红外成像探测系统的应用环境越来越复杂,工作适应温度范围低温可达到-50 ℃以下,高温可达到70 ℃以上。为满足相应要求,研制宽温度范围大口径高精度变温标准黑体辐射源,采用细分均匀加热、模糊PID自整定控制算法、双路配气保护等技术,满足高低温需求,同时开展腔型设计、超黑高发射率涂层等相应研究,保证了黑体辐射源的整体性能,确保完成相应功能。研制完成后,在高低温环境下进行了验证试验,可达到以下指标：有效发射率≥0.999,空腔开口直径≥60 mm,温度测量不确定度10 mK（k=2）。经验证,可满足宽温度范围条件红外探测系统的计量要求。     

PCB红外热像辐射率校准的非线性滤波方法

在印制电路板(PCB)的红外辐射诊断中,为了获得PCB表面温度的真实分布,须对PCB红外热像进行辐射率校准.将PCB表面温度的测量波形看作真实温度分布与辐射率分布的混合波形,提出一种非线性滤波方法,利用二者连续性的差异将其区分开来.讨论了作为该方法关键步骤的红外热像突变点检测的小波变换实现问题.实验结果表明该方法能够准确地估计PCB表面温度的真实分布波形.该方法还可以用于PCB红外热像的热源辨识以及对未知材料的辐射率估计中.     

不等温空腔的有效发射率计算

采用Monte-Carlo法对不等温空腔的有效发射率进行计算分析,讨论了腔壁的不等温性、材料的光谱发射率和方向发射率对法向有效发射率的影响,为黑体辐射源的设计提供了理论计算依据。     

近红外绝对光谱响应度传递标准的研制CSCD

在光辐射计量中,陷阱探测技术是一种重要的探测技术,陷阱探测器是光辐射功率基准量值保持和传递的主要媒介。 InGaAs 陷阱探测器常被作为（900～1700）nm 波段光辐射计量的传递标准。本文基于陷阱探测技术,针对近红外波段量值传递的需求,研制了 InGaAs 陷阱探测器,并进行了性能测试。测试结果显示：在1064nm处绝对光谱响应率为0.7098A/ W,测量不确定度达到0.1%,在（0.1～3） mW 内,其非线性指标优于0.99993,1h 测试非稳定性为0.00495%,空间非均匀性达到0.05%,满足作为传递标准的技术要求。     

基于中波红外热成像的温度场测量技术研究

随着红外探测技术的不断发展,基于中波红外热成像的测温技术得到了越来越广泛的应用。在研究中波红外成像系统测温原理的基础上,探讨了黑体辐射定标技术,以及环境辐射和定标数据处理方法对测温准确度的影响,提出了一系列的处理方法,实现了一套基于红外成像的温度场测量方案,并有效补偿了环境辐射对测量结果的影响,同时降低了定标数据拟合引起的误差,使测温准确度得到了很好保证。     

辐射测温中环境辐射的影响

在辐射测温中，环境辐射对辐射测温有一定的影响。对于环境辐射的影响，不少参考资料中指出500℃以上可以忽略，经理论分析得出，是否考虑环境辐射的影响，不仅与所测温度有关，同时与辐射温度计的工作波长和所测物体的发射率有关。为了提高测温的准确性，分别对单色、比色测温中环境辐射的影响进行了分析比较。     

临近空间环境下封闭方腔内耦合换热特性

以临近空间浮空器载荷舱为应用背景,对复杂热边界条件下含热源的三维封闭方腔内自然对流、表面辐射和导热的耦合问题进行了数值模拟。综合考虑对流换热、长波辐射、太阳辐射等因素的影响,建立了临近空间热环境模型。通过Fluent软件用户自定义函数（UDF）引入外部非定常的辐射-对流耦合热边界条件,对腔内换热特性的昼夜变化进行研究,并分析了腔壁厚度、发射率和导热系数对其的影响。数值结果表明,腔内平均温度昼夜变化很小,约为12.9 K,但温度场分布随太阳方位变化而变化;腔内对流换热较弱,同一时刻最大温差约为71.3 K;腔壁热阻和发射率增加会削弱自然对流的强度。      

低温环境下红外辐射标定技术研究

低温环境下红外场景生成装置的标定是对低温红外目标特征评估和精准探测的前提。通过标定过程中热辐射-光子-电子转换测量的传递途径,建立基于红外热像仪灰度的低温标定模型,用最小二乘法进行拟合,得到模型中的辐射出射度响应函数和系统固有偏置。搭建了低温标定实验装置,根据热像仪对低温辐射源不同辐射出射度的测量结果,得到标定方程。分析了理论值和实际测量值的误差,在低温黑体辐射出射度9.79W/m2处,热像仪的辐射出射度误差最大,为-0.17W/m2,此时的灰度误差为-9.91DN。