非漫发射体温度测量原理  

The Principle of Temperature Measurement of a Non-Diffuse Emitter

作　　者：辛成运[1] 宋正昶[1] 戴景民[2] 张昱[2] 李意民[1] 杜香寒 

机构地区：[1]中国矿业大学电力工程学院,江苏徐州221116 [2]哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院,黑龙江哈尔滨150001 [3]中航工业合肥江航飞机装备有限公司技术中心,安徽合肥230026

出　　处：《光谱学与光谱分析》2014年第12期3188-3191,共4页Spectroscopy and Spectral Analysis

基　　金：国家自然科学基金专项项目(51327803);中央高校基本科研业务费专项资金项目(2014QNA25);江苏省青年基金项目(BK20140193);江苏省高校优势学科建设工程项目(PAPD)资助

摘　　要：辐射测温以Planck定律为基础可以在不同的空间位置测量物体表面的发射辐射来反演温度,以实现物体表面温度的非接触测量,具有重要现实意义。Planck定律确立了光谱辐射强度与黑体温度之间的定量关系,然而在辐射测温理论和实践研究中,实际物体表面光谱发射率的复杂性和未知性成为辐射温度精确测量的主要障碍。基于特定的发射率模型,可以在未知晓物体表面发射率的条件下实现物体温度的非接触测量,但此时难于考虑被测物体的非漫发射特征。为了在有限立体角辐射测量条件下实现非漫发射体温度测量,研究中直接从辐射测量方程出发,经过适当数学转化后,提出了辐射测温中的一个新概念一表观发射率,并对其特征进行了分析,结果表明在对非漫发射体进行温度测量时在同一次测量中,表观发射率虽然形式上很复杂但仅是波长的函数,可以直接针对波长进行模型构建,进而可以在有限立体角辐射测量条件下实现非漫发射体温度的封闭求解,进而给出了有限立体角辐射测量条件下非漫发射体的波长和波段测量方程。同时,还对有限面积条件下的温度测量进行了研究,发现如果具有非漫发射特征有限面积上的温度处处相同,基于表观发射率的构建也可以实现温度的封闭求解。In order to measure the temperature of the object in the case of non-diffuse emission within a finite solid angle,a new concept for radiation thermometry,the apparent emissivity,has been presented firstly after a proper mathematical transformation of the radiation measurement equation and its characteristics have also been investigated.The results indicated that although the apparent emissivity is complex in form,it is only the function of the wavelength for one measurement even if the object is non-diffuse.So the temperature of the object in the case of non-diffuse emission within a finite solid angle can be solved by modeling the apparent emissivity.Then the equations for monochromatic and wavelength radiation measurement were deduced.At the same time,the measurement of temperature for a finite area was investigated,and it can be found that if the temperatures of the finite area are the same,they can also be determined by modeling the apparent emissivity.

关 键 词：辐射测温 非漫发射 多波长 表观发射率 

分 类 号：O432.1[机械工程—光学工程]