高伟玲, 张凯华, 徐艳粉, 刘玉芳

河南师范大学红外光谱测量与应用河南省重点实验室, 河南 新乡 453007

引 言

辐射测温是非接触式测温中一种重要的方法, 具有响应快速, 不影响被测温度场分布, 测温范围无上限等优点, 被广泛应用于材料测试、 航天、 生产监控等众多领域[1-2]。 辐射测温技术包括比色测温法、 亮度测温法、 光谱极值测温法、 全辐射测温和多光谱测温法等, 其中多光谱辐射测温可用于动态测量高温或超高温目标的真实温度和热物性, 是一种很有发展前景的测量温度的方法[3-7]。

多光谱辐射测温利用多个波长通道中的光谱强度信息, 运用普朗克公式可同时反演出目标真实温度和光谱发射率。 但是, 基于普朗克公式所建立的多光谱辐射测温方程组是欠定方程组, 即N个方程, 包含N+1个未知数。 其中, 目标发射率ε和温度T是未知的。 为了求解该方程组, 最常用的方法是假设发射率的模型。 Gardner采用计算机模拟, 假设发射率与波长之间的线性模型, 应用最小二乘拟合, 对钨等金属表面的温度进行了数值模拟计算[8]; Adam Mazikowski等建立发射率与波长之间的对数模型, 通过最小二乘法计算出假设模型中的各项系数, 再通过多个光谱的辐射信号求得被测目标的光谱发射率及真实温度[9]; 戴景民指出常用的发射率模型很难适用于任意材料, 因此提出逐步拟合法和自动寻阶法, 用来判别和自动识别发射率假设模型。 孙晓刚基于发射率与温度之间有近似相同的线性关系, 提出了二次测量法[10]。……