基于基函数多波长拟合辐射测温的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于基函数多波长拟合辐射测温的方法，首先查找被测材料在经典温度下的光谱发射率数据，通过自动寻阶法和逐步回归法，确定被测材料在经典温度下光谱发射率的基函数，再至少选择m+2个特征波长，分别获得m+2个特征波长对应的经典温度下光谱发射率的基函数形式，最后通过使用光谱辐射度标准灯标定的多光谱辐射瞬态高温计得到被测材料在特征波长下的辐射出射度，将m+2个特征波长对应的经典温度下光谱发射率的基函数带入维恩公式，获得最终方程组，通过求解最终方程组，得到被测材料的辐射温度和基函数未知系数与常数项。本发明专利技术的优点在于可以减少发射率对测温精度的影响，同时具有精度高，实用性好，应用广泛等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于辐射测温领域，具体涉及一种基于基函数多波长拟合辐射温度测量的 方法，可以利用被测材料的发射率在不同温度下的光谱发射率基函数形式不变的理论来提 高辐射温度的测量精度。
技术介绍
温度的测量通常分为接触法和非接触法，其中接触法的设备和操作较为简单，测 得的是被测对象的真实温度，缺点是动态特性差，不能用于高温测量。非接触法测温现在 还是以辐射测温为主导，辐射测温主要包括比色测温和多波长测温两大类。多波长辐射测 温技术的出现是辐射测温技术的一个重要的研究方向，国内外已经高度重视，在二十世纪 九十年代，我国哈尔滨工业大学与罗马大学共同研制的棱镜分光式35波长高温辐射温度 计，但研制出来的高温计的测量精度较低。 多波长辐射测温理论是基于测量所选取特征波长的辐射信号，辅以被测材料的相 关发射率的背景知识，来计算出目标的温度值。但其测量低发射率目标的温度时，测量误差 会很大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于基函数多波长拟合辐射温度测量的方法，利用被 测材料的发射率关于波长的基函数形式不变的理论来提高辐射温度的测量精度，减少发射 率对辐射测温精度的影响。 实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于基函数多波长拟合辐射测温的方 法，方法步骤如下： 第一步、查找被测材料在经典温度下的光谱发射率数据。 第二步、通过自动寻阶法和逐步回归法，确定被测材料在经典温度下光谱发射率 的基函数，被测材料在经典温度下光谱发射率的基函数的基本形式为其中ε为被测材料的光谱发射率，&]为基函数系数，a。为基函数常数项，λ为被测材料选 取的特征波长，m为被测材料的常数。 第二步中，根据被测材料在经典温度下的光谱发射率数据，运用自动寻阶法和逐 步回归法，确定被测材料在一些经典温度下光谱发射率的基函数，且认为基函数在不同温 度下系数会发生变化但基本形式不变。 自动寻阶法，方法步骤如下： 2-1)当j = 1时，即λ λ，并将λ引入确定其残差平方和 SSj; 2-2)当j = j+Ι时，即A i= λ i+1，并将λ ?+1引入确定其残差平 方和SS j+1; 2-3)进行F检验： 判断是否大于第一引入水平界限Fin，其中η表示自变量λ总的数 据量；并转 回 2-2); 若Fj彡F ιη，则不引入，转入逐步回归法。 逐步回归法，方法步骤如下： a)将满足自动寻阶法FfFin时，所有的λ j，j = 1，2···πι，逐个单独引入 并确定每个A i的残差平方和SS / ; b)当j = j+Ι时，进行F检验：逐个判断上述?是否大于第 二引入水平界限Fin'，若大于，转入c);若全都不大于Fin'，则得到被测材料的光谱发射率 基函数为 c)确定所有大于Fin的F /中的最大值，并将其对应的λ i+1引入丨ηε =同时转入b)。 第三步、至少选择m+2个特征波长，分别获得m+2个特征波长对应的经典温度下光 谱发射率的基函数形式。 第四步、通过使用光谱辐射度标准灯标定的多光谱辐射瞬态高温计得到被测材料 在特征波长下的辐射出射度Μ( λ P T)，将m+2个特征波长对应的经典温度下光谱发射率的 基函数带入维恩公式，获得最终方程组，通过求解最终方程组，得到被测材料的辐射温度T 和基函数未知系数与常数项a。： 维恩公式如下： 将m+2个特征波长对应的经典温度下光谱发射率的基函数带入维恩公式，获得最 终方程组，最终方程组如下： 式中cl为第一辐射常数，c2为第二辐射常数，T为被测材料的辐射温度。 本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：（1)结构简单，不需要黑体标定；(2)测 温范围广，精度较高；（3)应用广泛，实用性好。【附图说明】 图1为本专利技术流程图。【具体实施方式】 结合图1，一种基于基函数多波长拟合辐射温度测量的方法，方法步骤如下： 第一步、查找被测材料在经典温度下的光谱发射率数据。 第二步、通过自动寻阶法和逐步回归法，确定被测材料在经典温度下光谱发射率 的基函数，且认为基函数在不同温度下系数会发生变化但基本形式不变。被测材料在经典 温度下光谱发射率的基函数的基本形式戈其中ε为被测材料的光谱发 射率，&]为基函数系数，a。为基函数常数项，λ为被测材料选取的特征波长，m为被测材料 的常数。 其中自动寻阶法，方法步骤如下： 2-1)当j = 1时，即Ai= λ，并将λ引入确定其残差平方和SSjO 2-2)当j = j+Ι时，即λ J= λ i+1，并将λ i+1引入 ，确定其残差平 方和ssj+1。 2-3)进行F检验： 判断是否大于第一引入水平界限Fin，其中η表示自变量λ总的 数据量。并转 回 2-2)。 若Fj彡F ιη，则不引入，转入逐步回归法。 逐步回归法，方法步骤如下： a)将满足自动寻阶法Fj> F in时，所有的λ ·]，j = 1，2···m，逐个单独引入 并确定每个λ j的残差平方和SS /。 b)当j = j+Ι时，进行F检验：逐个判断上述.是否大于第 二引入水平界限Fin'，若大于，转入c);若全都不大于Fin'，则得到被测材料的光谱发射率 基函数关 c)确定所有大于Fin的F /中的最大值，并将其对应的λ i+1引入Ine = ….I同时转入b)。 第三步、至少选择m+2个特征波长，选定的特征波长之间的间隔越大，即Δ λ越 大，得到的辐射温度精度越高，分别获得m+2个特征波长对应的经典温度下光谱发射率的 基函数形式。 第四步、通过使用光谱辐射度标准灯标定的多光谱辐射瞬态高温计得到被测材料 在特征波长下的辐射出射度Μ( λ P T)，将m+2个特征波长对应的经典温度下光谱发射率的 基函数带入维恩公式，获得最终方程组，通过求解最终方程组，得到被测材料的辐射温度T 和基函数未知系数与常数项a。： 维恩公式如下： 将m+2个特征波长对应的经典温度下光谱发射率的基函数带入维恩公式，获得最 终方程组，最终方程组如下： 式中cl为第一辐射常数，c2为第二辐射常数，T为被测材料的辐射温度。 实施例1 :以测量金属钨的辐射温度为例 第一步、查找钨在经典温度下的光谱发射率数据，具体数据见表1 : 表1为钨的光谱发射率数据 第二步、通过自动寻阶法和逐步回归法，确定钨在经典温度下光谱发射率的基函 数，例如经典温度当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于基函数多波长拟合辐射测温的方法，其特征在于，方法步骤如下：第一步、查找被测材料在经典温度下的光谱发射率数据；第二步、通过自动寻阶法和逐步回归法，确定被测材料在经典温度下光谱发射率的基函数，被测材料在经典温度下光谱发射率的基函数的基本形式为其中ε为被测材料的光谱发射率，aj为基函数系数，a0为基函数常数项，λ为被测材料选取的特征波长，m为被测材料的常数；第三步、至少选择m+2个特征波长，分别获得m+2个特征波长对应的经典温度下光谱发射率的基函数形式；第四步、通过使用光谱辐射度标准灯标定的多光谱辐射瞬态高温计得到被测材料在特征波长下的辐射出射度M(λi，T)，将m+2个特征波长对应的经典温度下光谱发射率的基函数带入维恩公式，获得最终方程组，通过求解最终方程组，得到被测材料的辐射温度T和基函数未知系数aj与常数项a0：维恩公式如下：M(λ,T)=ϵc1λ5[exp(c2λT)]-1---(1)]]>将m+2个特征波长对应的经典温度下光谱发射率的基函数带入维恩公式，获得最终方程组，最终方程组如下：M(λi,T)=c1λi5[exp(c2λiT)]-1exp(Σj=0majλij),i=1,2...m+2]]>式中c1为第一辐射常数，c2为第二辐射常数，T为被测材料的辐射温度。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈华，朱泽忠，王念，朱日宏，李嘉，高金铭，孙越，路晴，鞠乔俊，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32