光纤式20波长辐射高温计的研制

基于多光谱辐射测温理论,研制了20波长光纤辐射高温计.利用多光谱辐射测温法获得材料在多个光谱下的辐射信息,从而计算出试样的真温和在多个光谱下的法向光谱发射率.利用光学光纤将光学探头接收到的光信号进行远距离传输,增加了测量的便利性和整套装置对测量环境的适应能力;精密的多量程自动切换电路扩大了温度测量范围,并降低了环境噪声对测量结果的影响;专用的微型工控机控制系统提高了这套装置独自工作及与其它设备进行协调合作的能力.整套装置可测量的温度范围是800-3500℃,测量精度小于1%.     

基于热腔反射法测量黑体空腔发射率

黑体空腔的有效光谱发射率高精度评价是制约辐 射测温及光学辐射测量标准性能提升的瓶颈。本文 基于热腔反射法,建立了一种高精度测量黑体空腔有效光谱发射率的实验系统。通过比较测 量标准样品和 黑体空腔对双温光阑的光谱辐射亮度的反射,高精度获取黑体空腔的反射率,进而基于Kirc hhoff定律获 得发射率。利用该系统对于温度范围在30 ℃～80 ℃之间空腔的法向有效发射率开展了实验研究,结果表明 空腔法向发射率优于0.999,测量结果的统计 标准偏差优于0.016%。实验结果与Monte Carlo模拟结果的一致性优 于0.04%,验证了测量系统的可靠性。     

光谱发射率测量技术

论述了光谱发射率在航天、航空、国防、军事及国民经济各领域中的实际应用和重要意义.材料光谱发射率的影响因素很多,且应用背景差异较大,各国分别建立了各具特色的发射率测量装置.根据测量特点及应用范围,发射率测量方法分4大类:量热法、反射法、能量法和多波长法.针对每种测量方法介绍了基本原理、装置特点、技术指标和发展现状.简单介绍了基于红外傅里叶分析光谱仪建立的光谱发射率测量系统,进而描述了材料发射率在重要领域的具体应用情况.分析了我国目前在发射率测量技术方面存在的问题,展望了我国发射率测量技术的发展趋势和发射率数据库方面的进一步工作.     

脉冲加热法测量钍钨热物理性能

钍钨电极材料广泛用于惰性气体电弧焊接。报导了材料在１２００－３６００Ｋ温度的比热、电阻率及半球形总发射率数据。用亚钞脉冲加热技术加热杆试样；用高速光学高温计测量辐射温度。用钨钍的熔点作标定点，采用钨的标准光谱发射率与温度关系的文献值确定绝对温度。报导的误差分别为比热４％，电阻率１．５％，半球形总发射率７％。     

上海技术物理所研制成功IR-2型双波段发射率测量仪

发射率是材料热物性的基本参数之一．近几年来随着红外技术、辐射传热学、辐射测温、太阳能研究、材料科学以及军事目标隐身技术的发展,人们对用于研究材料发射率的测量装置的需求越来越大,对所需发射率测量装置测量精度的要求也越来越高．为了满足这一需求,中国科学院上海技术物理研究所科研人员在其前几年研制的IR-1型发射率测量仪的基础上,最近又研制成功了IR-2型双波段发射率测量仪．     

超高温FT-IR光谱发射率测量系统校准方法

针对材料发射率数据日益增长的需求,建立了超高温傅里叶变换(FT)光谱发射率测量系统.为校准材料光谱发射率的测量结果,建立了包含辐射传交换、固体热传导、辐射测温在内的发射率校准模型.通过校准模型定量分析了试样辐射热损、厚度、热导率等因素引起的发射率测量误差.结果表明,这些因素均导致试样测量温度偏高,而发射率测量结果偏低.测量了真空环境下2000℃时纯度为99.99%石墨的光谱发射率曲线.采用模型校准后的发射率曲线与文献比较,取得了比较一致的结果.该方法在超高温发射率测量技术中可以有效地提高测量精度.     

可控温双向反射分布函数测量系统的研制

基于单一参考测量法的测量原理,研制了一套测量温度最高可达500℃的多光谱双向反射分布函数测量系统.光源采用从可见光的0.6328μm到中远红外的10.6μm波长的激光器,针对不同波长的激光器选择相应的光电探测器,利用转角装置来实现光源、探测器和试样相对位置的变化,通过加热炉对试样进行加热,采用模糊PID控制器进行温度的控制,控制精度为±1℃.在可见光和红外波段下,利用标准白板对测量系统进行实验误差标定,通过对实验数据进行分析,测量误差小于15%.该装置可应用于不同温度下材料表面空间反射特性的测量.     

应用BP神经网络的光谱测温与仿真

采用BP神经网络处理多光谱测温数据,利用MATLAB神经网络工具箱进行计算机仿真试验,并分析了随机噪声对测量结果的影响。实验结果表明,该方法可以取消大多数工程材料发射率与波长之间的假设模型,克服最小二乘法解决上述问题的局限,是一种获得目标真温及光谱发射率行之有效的方法。     

超高温FT-IR光谱发射率测量系统校准方法研究

针对材料发射率数据日益增长的需求,建立了超高温傅里叶变换（FT）光谱发射率测量系统.为校准材料光谱发射率的测量结果,建立了包含辐射传交换、固体热传导、辐射测温在内的发射率校准模型. 通过校准模型定量分析了试样辐射热损、厚度、热导率等因素引起的发射率测量误差.结果表明,这些因素均导致试样测量温度偏高,而发射率测量结果偏低.测量了真空环境下2000℃时纯度为99.99%石墨的光谱发射率曲线.采用模型校准后的发射率曲线与文献比较,取得了比较一致的结果.该方法在超高温发射率测量技术中可以有效地提高测量精度.     

影响钢表面红外光谱发射率的因素分析

利用研制的双光路对比法发射率测量装置对影响钢Q235表面光谱发射率的几个因素分别进行了研究,在823～1273K之间测量了几种粗糙度不同的钢样品表面光谱发射率;探讨了表面粗糙度对钢表面光谱发射率的影响;用非线性最小二乘法给出了发射率随温度的变化关系.研究结果表明:对于同种材料的钢Q235,表面粗糙度对光谱发射率的影响在...     

多波长辐射温度计最少波长数确定的理论依据

正确地选择多波长辐射温度计的波长数对于多波长辐射温度计的设计至关重要,它关系到经过数据处理得到的目标真温及光谱发射率是否可信。本文提出的多波长辐射湿度计最少波长数的确定准则为多波长辐射温度计在波长数选择方面提供了理论依据。     

一种利用激光作为光源实现的光谱发射率测量装置

基于Kirchhoff定律 ,利用波长为 1.5 5 μm的半导体激光器InGaAsP作测量光源、以PbSe探测器作光电转换器件、以 80 3 1单片机为核心 ,设计了一种可实时测量光谱发射率的仪器。该仪器由光学发射与接收系统、信号放大与处理系统及显示系统三部分组成。介绍了该仪器的基本结构与工作原理 ,讨论了其中的技术难点及其相应的解决方法 ,并给出了部分实验结果。     

单目标极小值优化法的多波长真温反演研究

在多波长温度测量系统中,光谱发射率假设为波长或温度模型来实现真温的求解。由于模型假设存在一定的不确定性,光谱发射率模型与实际光谱发射率的变化规律可能不符,会造成较大的真温反演误差。另外,光谱发射率与波长或温度之间的函数关系通用性较差,尤其是待测辐射体发生改变时,这种关系自然也就不复存在了。为了获得正确的真温,首次将优化思想引入到方法中,建立了单目标极小值优化法（Single Objective Minimization Optimization Method,SMO）完成真温反演。新方法无需建立光谱发射率和波长或温度之间的模型,降低了真温求解方法的复杂性和技术难度。与原有的光谱发射率与温度之间的模型（也称二次测量法,Second Measurement Method,SMM法）相比,在相同的初始条件下,新方法与二次测量法相比,反演速度提高了95%以上。     

低温目标光谱发射率建模及弱信号检测技术的研究

利用小波变换技术对辐射信号进行预处理和去噪，实现了辐射信号的高精度检测；进而，设计了一种组合神经网络发射率模型，依据测温仪测得的亮温可以高精度地辨识出被测目标的发射率模型，这种建模方法不需给定发射率固定的样本数据，给出具体理论推导过程。仿真结果表明，此方法是获知连续光谱发射率及真温的一种有效的方法。     

Temperature-dependent emissivity of silicon-related materials andstructures

The results of an ongoing collaborative project between the New Jersey Institute of Technology (NJIT) and SEMATECH on the temperature-dependent emissivity of silicon-related materials and structures are presented in this study. These results have been acquired using a spectral emissometer. This emissometer consists of a Fourier Transform Infra-Red (FTIR) spectrometer designed specifically to facilitate simultaneous measurements of surface spectral emittance and temperature by using optical techniques over the near- and mid-IR spectral range and temperatures ranging from 300 K to 2000 K. This noncontact, real-time technique has been used to measure radiative properties as a function of temperature and wavelength for a wide range of silicon-related materials and structures. The first results of the temperature and wavelength dependent emissivity and hence refractive index of silicon nitride, in the literature, is presented in this study     

Dispersion Measurement in Optical Fibers Using Supercontinuum Pulses

The chromatic dispersion of an optical fiber is measured using a time-of-flight technique, based on temporally and spectrally resolving a dispersed broadband pulse, on which a spectral fringe pattern has been imposed using an etalon. The technique employs broadband supercontinuum radiation, generated by launching picosecond pulses from a fiber laser into a photonic- crystal fiber. It allows the dispersion of highly dispersive optical fibers and components to be measured with a high spectral resolution over a wide wavelength region. The technique is demonstrated by measuring the dispersion of a dispersion-compensating module over its entire 400-nm transmission band with a subnanometer spectral resolution.     

RBF网络在多光谱测温中的应用研究

介绍了一种人工神经网络在多光谱测温数据处理中的应用。利用人工神经网络,结合多种发射训练样本模型,可以自动辨识被测目标的发射率模型,从而得到目标的真温和光谱发射率。应用二次细分的方法进一步提高了测量精度,并分析了各种测量误差对测温精度的影响。仿真结果表明此方法是获知真温与发射率的一种较好的方法。     

我国西北沙源区地表热红外发射率特征分析

沙源区地表热红外发射率特性的研究对地表的组分和物理特征等的研究有重要意义。用102f测量了西北沙源区各类型地表的发射率。将测量结果与ASTER JHU波谱库数据对比,显示了测量的结果可靠性和必要性。分析结果表明,不同地表类型发射率差异显著,同种类型地表发射率因物理特征不同会呈现规律性差异,发射率在时间尺度上具有稳定性。测量的沙源区发射率数据及分析结果对沙尘暴相关研究有重要意义。     

激光窄条喷丸成形的实验研究

利用短脉冲激光对LY12CZ航空铝合金进行了窄条激光喷丸(LP)成形。激光脉冲参数:波长为1.06μm,脉冲宽度为23 ns,光斑直径为7 mm,输出能量为22 J。试样外形尺寸为100 mm×25 mm×2 mm,喷丸窄条宽度为7 mm,条带内相邻光斑的距离为4 mm,相邻喷丸条带中心间距为15 mm。利用弧高仪测试样变形后的变形量,用X-350A残余应力测试仪测其残余应力,用HVS-1000硬度计测其显微硬度和用Taylor Hobson-5M测表面粗糙度。实验结果表明,试样经激光喷丸后,变成了曲率半径为1.87 m的单曲率件,冲击硬度得到提高,喷丸条带内的表面粗糙度值增大,但仍然保持光滑,试样上下表面的残余应力均有显著提高,其激光喷丸面的残余应力平均增加了250%,下表面平均增加了75%,喷丸条带内的硬度平均值增加约40%。