[发明专利]一种多光谱温度场测量装置

摘要

本发明涉及了一种多光谱温度场测量装置,包括：被测温度场、物镜组、平行光管、多面分光棱锥、平面反射镜、窄带滤光片、成像透镜和面阵CCD传感器，物镜组将被测温度场的辐射通过平行光管聚焦在多面分光棱锥的入射面上，多面分光棱锥将投射的辐射等分至少八束不同方向的波段辐射到平面反射镜的入射面上，平面反射镜将辐射反射到窄带滤光片上，辐射通过窄带滤光片被成像透镜并将辐射聚焦在面阵CCD传感器上。本发明分光光谱通道数至少8个光谱通道，光谱通道越多，获得的待测场信息越多，利于检测，同时，提高了温度求解速度，可应用实时在线温度计算，操作简单，且性能稳定。

主权项

1.一种多光谱温度场测量装置，包括：被测温度场(1)、物镜组(12)、平行光管(6)、多面分光棱锥(7)、平面反射镜(8)、窄带滤光片(9)、成像透镜(10)和面阵CCD传感器(11)，其特征在于，所述物镜组(12)将被测温度场(1)的辐射通过平行光管(6)聚焦在多面分光棱锥(7)的入射面上；所述多面分光棱锥(7)将投射的辐射等分至少八束不同方向的波段辐射到平面反射镜(8)的入射面上；所述平面反射镜(8)将辐射反射到窄带滤光片(9)上，辐射通过窄带滤光片(9)被成像透镜(10)并将辐射聚焦在面阵CCD传感器(11)上；采用窄带滤光片(9)，可以获得更精细的光谱信息，直接带入式中T为待测温度，Ti为标定温度，C2为第二辐射常数，λi为光谱波长值，εi(λi，T)为光谱发射率；所述光谱发射率函数求解方程为转换为式中，T_ri为每个通道的温度计算值，为每个通道计算温度的平均值，即寻找一组合适发射率带入上述方程，使得由上述方程式构成的方程组中每一个方程得到的温度Tri都相等，实际情况是在约束条件即发射率ε∈[0,1]条件下，如果即让小于某个较小的数(迭代截止条件)，说明此时找到了合适一组发射率，温度此时也为真温；坐标轮换法求解约束多维函数的极值即，第一步，给定初始点x⁽⁰⁾，初始步长缩放因子u>1及精度ε₁＞0,ε₂＞0，置k＝0；第二步，令y＝xk；第三步，从y出发，按步长沿坐标轴e¹的正方向搜索，y⁽¹⁾＝y+te¹，如果y⁽¹⁾在可行域内，即满足g(y⁽¹⁾)≥0，且有∫(y⁽¹⁾)＜∫(y)，则取t＝2t，加速向前搜索直到不满足可行性条件或函数值的条件，转第五步；第四步，如果沿坐标轴e1的正方向和负方向都找不到同时满足可行性条件和函数值下降的点，则将搜索步长减小，令δ0＝δ0/u，转第五步；第五步，依次沿其他坐标轴进行同样的搜索，最终求得此轮搜索的最优点y1；第六步，如果||y1‑xk||≤ε2，转第七步，否则令xk+1＝y1,k＝k+1，则转第二步；第七步，如果步长max(ε0)≤ε1，则xk为最优点，否则令δ0＝δ0/u，转第二步。