多光谱高温测量原理及应用研究

admin · 发表于 2025-3-8 11:09:08

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在科学研究和工程实践中，经常遇到高温精确测量的题目。由于贵金属价格昂贵、不易安装等因素限制了热电偶的应用，而一般的辐射测温由于受到材料发射率影响而不易测得目标真实温度。本文采用的多光谱测量方法，能够同时测量目标的真实温度和发射率，克服了一般辐射测温方法必须事先测量或预估目标材料发射率才能计算出真实温度的缺点，具有测量准确，使用方便等优点。本文叙述了辐射测温的理论及多光谱测温的基本原理和数学模型，设计制作了多光谱高温测量装置，同时使用蒙特卡洛方法对测温误差进行了估计，为进一步优化设计奠定了基础。多光谱高温测量装置主要包括光学系统、探测器及电路、数据采集与处理三大部分组成，光学系统又由光探头和光纤、准直、分光、滤光以及探测器前聚焦等几个部分组成。光探头收集目标辐射出的光能量，并传入光纤中进行传输，光纤后连接准直镜头，将光纤传输出的光线转化为平行光，平行光进入分光系统被近似的分为能量近似相等的四路，再经过不同中心波长的滤光片以得到不同谱段的光，最后经过探测器前聚焦透镜聚焦之后被探测器所接收。探测器选择集成了放大器的光电二极管OPT301，其线性度好，响应高，输出的电压信号方便测量。数据采集与处理部分使用KE2700数表采集数据，送入PC机进行处理，有精度高，程序可移植性好的优点。采用了分温度段标定有效波长的方法，并且在程序中使用多次迭代寻找最适合的有效波长进行计算，能够进一步提高测温精度。本文针对高温测量题目，研究了一种能够同时测量真实温度和发射率的测温技术，避免了传统的热电偶价格昂贵不易安装、一般辐射测温方式需要事先测量发射率的缺陷，并使用迭代算法提升测温的准确性。经过实验验证和使用蒙特卡洛分析误差，能够保证测温误差小于0.5%，适用于多种高温壁面测量场合。

多光谱高温测量原理及应用研究

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