[发明专利]一种多光谱辐射测温方法及系统

说明书

本发明公开一种多光谱辐射测温方法及系统，涉及热辐射测温和热辐射特性测量技术领域。该方法包括：利用探测器装置得到测量温度；利用多光谱测温原理确定的测量温度、被测目标的真实温度和被测目标的光谱发射率之间的关系确定全局优化函数；初始化真实温度和光谱发射率；通过温度初始值和发射率初始值对全局优化函数进行迭代，得到被测目标的等温区域的最优真实温度和最优光谱发射率。本发明针对非均温的被测目标温度场分布，利用不同温度区域的多个光谱辐射测量信息，配合全局优化函数计算获得被测目标的温度场和光谱发射率分布，测量精度高，尤其适用于高温、高速和高焓的恶劣测量环境。

技术领域

本发明涉及热辐射测温和热辐射特性测量技术领域，特别是涉及一种多光谱辐射测温方法及系统。

背景技术

红外辐射测温技术是通过测量物体表面的单光谱、双光谱、多光谱或全光谱热辐射强度确定物体表面温度的测量技术。辐射测温方法的基本原理是采用普朗克黑体辐射公式作为计算依据，测量得到的是被测目标的亮度温度、颜色温度和辐射温度。为了获得被测目标的真实温度，需要确定普朗克黑体辐射公式中一项与目标温度和波长都相关的参数—光谱发射率，可以采用国家计量局给定的温度段的光谱发射率参考值作为计算依据；或假设光谱发射率与波长存在函数关系，对被测目标的目标发射率预先进行测量根据函数关系计算光谱发射率。

众所周知，物体材料的发射率不仅取决于材料种类、表面状态和测量波长，还与物体所处的温度有关，而且随着物体表面状态的变化(如氧化、剥离和生锈等)而变化，特别是在高温情况下，这种变化更剧烈。由于发射率是基本的热辐射特性参数，物体光谱发射率的测量一直是国内外学者广泛关注的研究课题，但物体表面的温度测量精度对光谱发射率的测量结果影响也很大。

温度和光谱发射率是互相影响的两个参量，目前在同时确定物体表面的温度场和光谱发射率方面的研究，一种假设了光谱发射率与温度存在函数关系，但是这种函数关系在某些温区是不成立的；另一种虽然测量得到物体表面的温度和光谱发射率，但需要预先知道某些光谱发射率。因此，测量物体表面的温度场和光谱发射率的方法都存在依赖假设条件或某些预知参数的情况。

发明内容

本发明的目的是提供一种多光谱辐射测温方法及系统，解决了存在依赖假设条件或某些预知参数的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种多光谱辐射测温方法，包括：

利用探测器装置对被测目标多个等温区域进行探测，得到测量温度；

根据多光谱测温原理确定所述测量温度、所述被测目标的真实温度和所述被测目标的光谱发射率之间的关系；

利用所述测量温度、所述被测目标的真实温度和所述被测目标的光谱发射率之间的关系，确定全局优化函数；

初始化所述真实温度和所述光谱发射率，得到所述真实温度的温度初始值和所述光谱发射率的发射率初始值；

通过所述温度初始值和所述发射率初始值对所述全局优化函数进行迭代，得到所述被测目标的等温区域的最优真实温度和最优光谱发射率。

可选的，所述利用探测器装置对被测目标多个等温区域进行探测，得到测量温度，具体包括：

获取所述探测器装置中光谱探测器的响应函数和黑体光谱辐射强度；

利用所述光谱探测器的响应函数和所述黑体光谱辐射强度计算得到所述测量温度。

可选的，所述全局优化函数为：