一种用于喷雾场环境中的辐射温度测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于喷雾场环境中的辐射温度测量装置及方法，包括：朝向待测物体的辐射测量设备和辅助光源；辐射测量设备包括至少两个不同测量波长的测量通道；辐射测量设备用于在辅助光源关闭的状态下针对不同测量波长测量待测物体辐射的第一辐射强度以及在辅助光源开启的状态下针对不同测量波长测量待测物体与辅助光源辐射的第二辐射强度；其中，待测物体的辐射温度是根据不同波长下测量得到的第一辐射强度、第二辐射强度和辅助光源自身的辐射强度确定的。本发明专利技术提供的技术方案在喷雾干扰情形下也可以非接触地在线测量物体的辐射温度，克服了现有辐射温度测量方法无法解决喷雾干扰的测量局限性问题以及对物体表面辐射特性数据的依赖性问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于喷雾场环境中的辐射温度测量装置及方法
本专利技术涉及温度检测
，尤其涉及一种用于喷雾场环境中的辐射温度测量装置及方法。
技术介绍
在能源动力、石油化工、航空航天等领域，辐射测温仪器具有广泛的应用需求，例如电站炉膛内部温度测量与控制、内燃机燃烧温度诊断、烧蚀材料表面温度测量、热环境试验中的结构试验件温度分布测量等。相比于热电偶、热电阻等传统的接触式测温方法，基于光谱遥感探测的非接触辐射测温技术具有测温范围广、响应速度快、不影响被测温度场等技术优势，因此在诸多领域得到了广泛应用。喷雾雾化技术是一种应用广泛的技术，例如内燃机、燃气轮机、航空发动机的燃油雾化，热端部件的喷雾冷却，细水雾灭火中的高压水雾等。喷雾分布特性的测量诊断在研究与应用中有着广泛需求，现阶段已发展了基于激光多普勒技术、粒子图像测速技术、激光切面成像法和平面激光诱导荧光检测法等非接触式喷雾诊断技术。在喷雾场环境中，如何实现物体温度的非接触测量也具有重要的需求，例如喷雾冷却环境下的热端部件温度测量、细水雾环境下的火焰及高温物体温度测量等，但喷雾场具有强烈的光学散射特性，对于基于辐射光学原理的非接触温度测量技术的应用带来极大的障碍。对于喷雾场环境下的物体温度测量而言，由于喷雾场的辐射干扰，现有辐射温度测试方法的应用存在难点及技术局限性。因此，针对现有方法应用的局限性及关键难点问题，提供一种能够对喷雾场环境中的辐射温度进行测量的方法，将是非常有意义的。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用于喷雾场环境中的辐射温度测量装置。基于此，本专利技术实施例提供了一种用于喷雾场环境中的辐射温度测量装置，包括：朝向待测物体的辐射测量设备和辅助光源；所述辐射测量设备包括至少两个不同测量波长的光谱测量通道；所述辅助光源出射的光线经过喷雾区后投射在所述待测物体表面，经过所述待测物体反射的光线再次经过所述喷雾区进入所述辐射测量设备；所述待测物体的自发辐射经过所述喷雾区后进入所述辐射测量设备；所述辐射测量设备，用于在所述辅助光源关闭的状态下针对不同测量波长测量所述待测物体辐射的经过喷雾区后的第一辐射强度，以及在所述辅助光源开启的状态下针对不同测量波长测量所述待测物体与所述辅助光源辐射的经过喷雾区后的第二辐射强度；其中，所述待测物体在喷雾场环境中的辐射温度是根据不同波长下测量得到的所述第一辐射强度、所述第二辐射强度和所述辅助光源自身的辐射强度确定的。优选的，所述辅助光源为调频光源，所述调频光源开启或者关闭的频率是按照预设规则调整的；所述辐射测量设备的探测频率与所述调频光源的频率相适应。优选的，所述预设规则为根据所述待测物体的温度变化频率确定所述调频光源的频率。优选的，所述辅助光源为石英灯光源。另一方面，本专利技术实施例还提供了一种用于喷雾场环境中的辐射温度测量方法，包括：利用朝向待测物体的辐射测量设备和辅助光源；所述辐射测量设备包括至少两个不同测量波长的光谱测量通道；所述辅助光源出射的光线经过喷雾区后投射在所述待测物体表面，经过所述待测物体反射的光线再次经过所述喷雾区进入所述辐射测量设备；所述待测物体的自发辐射经过所述喷雾区后进入所述辐射测量设备；在所述辅助光源关闭的状态下，通过所述辐射测量设备针对不同测量波长测量所述待测物体辐射的经过喷雾区后的第一辐射强度；在所述辅助光源开启的状态下，通过所述辐射测量设备针对不同测量波长测量所述待测物体与所述辅助光源辐射的经过喷雾区后的第二辐射强度；根据不同波长下测量得到的所述第一辐射强度、所述第二辐射强度和所述辅助光源自身的辐射强度确定所述待测物体在喷雾场环境中的辐射温度。优选的，根据不同波长下测量得到的所述第一辐射强度、所述第二辐射强度和所述辅助光源自身的辐射强度确定所述待测物体在喷雾场环境中的辐射温度，具体采用以下公式进行计算：其中，T为待测物体的辐射温度；N为已知的辐射测量设备的光谱测量通道的数量，N≥2；λj为已知的第j个光谱测量通道的测量波长；为在辅助光源关闭状态下，第j个光谱测量通道测量输出的有效光谱辐射强度，即第一辐射强度；为在辅助光源开启状态下，第j个光谱测量通道测量输出的有效光谱辐射强度，即第二辐射强度；εj为在第j个光谱测量通道的待测物体表面的光谱发射率；τ为喷雾区的透过率；Ib(λj,T)为在温度T时的黑体光谱辐射强度，是温度T、波长λj的函数；Ie(λj)为辅助光源开启时自身的光谱辐射强度。优选的，所述辅助光源为调频光源，所述调频光源开启或者关闭的频率是按照预设规则调整的；所述辐射测量设备的探测频率与所述调频光源的频率相适应。优选的，所述预设规则为根据所述待测物体的温度变化频率确定所述调频光源的频率。优选的，所述辅助光源为石英灯光源。本专利技术实施例提供的一种用于喷雾场环境中的辐射温度测量装置及方法，通过设置辅助光源和多个波长的辐射测量通道，分别探测光源开启和关闭状态下，多个波长时物体的辐射强度，进而可以计算出物体自身的辐射温度，即使在喷雾干扰情形下也可以非接触地在线测量物体的辐射温度，克服了现有辐射温度测量方法无法解决喷雾干扰的测量局限性问题以及对物体表面辐射特性数据的依赖性问题，且该辐射测量装置，结构简单，便于实现。附图说明通过参考附图会更加清楚的理解本专利技术的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本专利技术进行任何限制，在附图中：图1为本专利技术实施例提供的一种喷雾场环境中的辐射温度测量装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种喷雾场环境中的辐射温度测量方法的流程示意图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的实施例进行详细描述。如图1所示，本专利技术实施例提供了一种喷雾场环境中的辐射温度测量装置，包括：朝向待测物体4的辐射测量设备1和辅助光源2；所述辐射测量设备1包括至少两个不同测量波长的光谱测量通道；所述辅助光源2出射的光线经过喷雾区3后投射在所述待测物体4表面，经过所述待测物体4反射的光线再次经过所述喷雾区3进入所述辐射测量设备1；所述待测物体4的自发辐射经过所述喷雾区3后进入所述辐射测量设备1；所述辐射测量设备1，用于在所述辅助光源2关闭的状态下针对不同测量波长测量所述待测物体4辐射的经过喷雾区3后的第一辐射强度，以及在所述辅助光源2开启的状态下针对不同测量波长测量所述待测物体4与所述辅助光源2辐射的经过喷雾区3后的第二辐射强度；其中，所述待测物体4在喷雾场环境中的辐射温度是根据不同波长下测量得到的所述第一辐射强度、所述第二辐射强度和所述辅助光源2自身的辐射强度确定的。具体的，该辐射测量设备1可以实现不同光谱通道的辐射强度测量，辐射测量设备1的光谱响应范围可以在紫外、可见光、近红外、中波红外、长波红外等光谱区域。举例来说，辐射测量设备1选择的两个光谱通道的测量波长可以分别是550nm和700nm，带宽20nm。该辅助光源2的个数不限，本实施例中的辅助光源个数可以为两个，并分别设置在辐射测量设备1的两侧。辅助光源2发射的光线照射在待测物体4表面，辅助光源与辐射测量设备1集成使用，两者具有相同的光学视场。在一种本专利技术实施例中，该辅助光源2可以为石英灯光源。需要说明的是，辅助光源2开启状态下自身的辐射强度出厂时即为已知量，当然也可以通过标准辐射照度计测量得到辅助光源2的光谱辐射强度。其中，在辅助本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于喷雾场环境中的辐射温度测量装置，其特征在于，包括：朝向待测物体的辐射测量设备和辅助光源；所述辐射测量设备包括至少两个不同测量波长的光谱测量通道；所述辅助光源出射的光线经过喷雾区后投射在所述待测物体表面，经过所述待测物体反射的光线再次经过所述喷雾区进入所述辐射测量设备；所述待测物体的自发辐射经过所述喷雾区后进入所述辐射测量设备；所述辐射测量设备，用于在所述辅助光源关闭的状态下针对不同测量波长测量所述待测物体辐射的经过喷雾区后的第一辐射强度，以及在所述辅助光源开启的状态下针对不同测量波长测量所述待测物体与所述辅助光源辐射的经过喷雾区后的第二辐射强度；其中，所述待测物体在喷雾场环境中的辐射温度是根据不同波长下测量得到的所述第一辐射强度、所述第二辐射强度和所述辅助光源自身的辐射强度确定的。

【技术特征摘要】
1.一种用于喷雾场环境中的辐射温度测量装置，其特征在于，包括：朝向待测物体的辐射测量设备和辅助光源；所述辐射测量设备包括至少两个不同测量波长的光谱测量通道；所述辅助光源出射的光线经过喷雾区后投射在所述待测物体表面，经过所述待测物体反射的光线再次经过所述喷雾区进入所述辐射测量设备；所述待测物体的自发辐射经过所述喷雾区后进入所述辐射测量设备；所述辐射测量设备，用于在所述辅助光源关闭的状态下针对不同测量波长测量所述待测物体辐射的经过喷雾区后的第一辐射强度，以及在所述辅助光源开启的状态下针对不同测量波长测量所述待测物体与所述辅助光源辐射的经过喷雾区后的第二辐射强度；其中，所述待测物体在喷雾场环境中的辐射温度是根据不同波长下测量得到的所述第一辐射强度、所述第二辐射强度和所述辅助光源自身的辐射强度确定的。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述辅助光源为调频光源，所述调频光源开启或者关闭的频率是按照预设规则调整的；所述辐射测量设备的探测频率与所述调频光源的频率相适应。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述预设规则为根据所述待测物体的温度变化频率确定所述调频光源的频率。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述辅助光源为石英灯光源。5.一种用于喷雾场环境中的辐射温度测量方法，其特征在于，包括：利用朝向待测物体的辐射测量设备和辅助光源；所述辐射测量设备包括至少两个不同测量波长的光谱测量通道；所述辅助光源出射的光线经过喷雾区后投射在所述待测物体表面，经过所述待测物体反射的光线再次经过所述喷雾区进入所述辐射测量设备；所述待测物体的自发辐射经过所述喷雾区后进入所述辐射测量设备；在所述辅助光源关闭的状态下，通过所述辐射测量设备针对不同测量波长测量所述待测物体辐射的经过喷雾区后的第一辐射强度；在所述辅助光源开启的状态下...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜培学，符泰然，熊叶寒，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11