基于虚拟多光谱辐射强度测量火焰温度的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于虚拟多光谱辐射强度测量火焰温度的方法和装置。该方法包括：步骤S101，采用多光谱成像设备测量m个火焰多光谱辐射强度图像；步骤S102，建立虚拟多光谱辐射强度模型，包括火焰温度和发射率的参数；步骤S103，设置虚拟多光谱辐射强度起始波段波长、终止波段波长、拟合步长以及拟合阶数；步骤S104，通过双色法得到火焰温度的迭代初值和发射率的迭代初值；步骤S105，采用牛顿迭代法进行迭代，直到所述火焰温度和所述发射率不再变化时，输出所述火焰温度和所述发射率；步骤S106，代入步骤S105输出的火焰温度和发射率进行误差分析；步骤S107，在误差在允许范围之内时，确定步骤S105所输出的火焰温度为最终的火焰温度。本发明专利技术结果可靠，精度较高。精度较高。精度较高。

【技术实现步骤摘要】
基于虚拟多光谱辐射强度测量火焰温度的方法和装置


[0001]本专利技术涉及光谱
，具体地涉及一种基于虚拟多光谱辐射强度测量火焰温度的方法和装置。

技术介绍

[0002]基于火焰自发辐射的非接触式温度测量技术是一种重要的测量手段，尤其在对如火箭发动机燃烧室、电站锅炉等高温燃烧室这类情况复杂、不允许干扰的对象进行测量时辐射测量技术的优越性就更为显著。火焰温度耦合于火焰光谱辐射强度中，通过求解多光谱辐射强度偏差方程组便可重建火焰温度空间分布，然而受制于光谱检测设备的光谱分辨性能，当检测光谱辐射强度的光谱分辨率较低时，求解多光谱辐射强度偏差方程过程中欠定矩阵的出现对火焰温度的求解带来极大困难。因此，专利技术一种基于虚拟多光谱辐射强度拟合技术，仅采用低光谱分辨率的检测光谱辐射强度便可实现高精度重建火焰温度的方法具有重要意义。

技术实现思路

[0003]本专利技术实施例的目的是提供一种基于虚拟多光谱辐射强度测量火焰温度的方法和装置，该基于虚拟多光谱辐射强度测量火焰温度的方法和装置克服多光谱成像设备低光谱分辨性能导致的温度求解不确定性，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟多光谱辐射强度测量火焰温度的方法，其特征在于，所述方法包括：步骤S101，采用多光谱成像设备测量m个火焰多光谱辐射强度图像；步骤S102，基于多项式发射率模型，建立虚拟多光谱辐射强度模型，所述虚拟多光谱辐射强度模型包括火焰温度和发射率的参数；步骤S103，设置虚拟多光谱辐射强度起始波段波长λ
start
、终止波段波长λ
stop
、拟合步长δλ以及拟合阶数p；步骤S104，基于所述起始波段波长λ
start
、终止波段波长λ
stop
、拟合步长δλ以及拟合阶数p，根据所述m个火焰多光谱辐射强度图像，通过双色法得到火焰温度的迭代初值和发射率的迭代初值步骤S105，根据所述火焰温度的迭代初值和所述发射率的迭代初值基于所述虚拟多光谱辐射强度模型，采用牛顿迭代法进行迭代，直到所述火焰温度和所述发射率不再变化时，输出所述火焰温度和所述发射率；步骤S106，基于所述虚拟多光谱辐射强度模型，根据所述m个火焰多光谱辐射强度图像，代入步骤S105输出的火焰温度和发射率进行误差分析；步骤S107，在误差在允许范围之内时，确定步骤S105所输出的火焰温度为最终的火焰温度；在误差不在允许范围之内时，提高所述拟合阶数p重复步骤S104
‑
S106进行迭代，直到误差在允许范围之内。2.根据权利要求1所述的基于虚拟多光谱辐射强度测量火焰温度的方法，其特征在于，所述虚拟多光谱辐射强度模型为：其中，为虚拟多光谱辐射强度，c1和c2分别为普朗克第一和第二常数，λ为波长，T为火焰温度，ε(λ)为发射率。3.根据权利要求1所述的基于虚拟多光谱辐射强度测量火焰温度的方法，其特征在于，步骤S104包括：步骤S201，基于拟合阶数p，根据所述m个火焰多光谱辐射强度图像，得到波长和波长时的第一虚拟多光谱辐射强度和第二虚拟多光谱辐射强度；步骤S202，根据以下公式得到火焰温度的迭代初值和发射率的迭代初值和发射率的迭代初值
其中，为第一虚拟多光谱辐射强度，为第二虚拟多光谱辐射强度，δλ为拟合步长，c1和c2分别为普朗克第一和第二常数。4.根据权利要求1所述的基于虚拟多光谱辐射强度测量火焰温度的方法，其特征在于，步骤S201包括：步骤S301，根据所述m个火焰多光谱辐射强度图像，构造Vandermonde矩阵并生成线性方程组：步骤S302，对Vandermonde矩阵进行QR分解，并求解Q的正交矩阵Q
T
，R的逆矩阵R
‑1，通过以下公式求解虚拟多光谱辐射强度拟合多项式系数x：x＝R
‑1Q
T
I
r
；步骤S303，根据虚拟多光谱辐射强度拟合多项式系数x，通过以下公式得到波长和波长时的第一虚拟多光谱辐射强度和第二虚拟多光谱辐射强度：其中，x1、x2…
x
p+1
为虚拟多光谱辐射强度拟合多项式系数，p为拟合阶数，λ
v
为波长。5.根据权利要求1所述的基于虚拟多光谱辐射强度测量火焰温度的方法，其特征在于，步骤S105包括：步骤S401，根据所述虚拟多光谱辐射强度模型得到虚拟多光谱辐射强度偏差方程：其中，q0、q1、q2…
q
n
为发射率多项式系数，c1和c2分别为普朗克第一和第二常数，λ为波长，T为火焰温度，I
virutal
(λ，T)为虚拟多光谱辐射强度；步骤S402，在所述虚拟多光谱辐射强度偏差方程求导点添加微小偏差计算求导点的火焰温度偏导数和多项式系数偏导数；步骤S403，根据所述虚拟多光谱辐射强度偏差方程以及求导点火焰温度偏导数和多项式系数偏导数，基于最小二乘法求解火焰温度迭代修正值和多项式系数迭代修正值；步骤S404，依据以下公式对迭代初值进行迭代修正，直到所述火焰温度和所述发射率不再变化时，输出所述火焰温度和所述发射率：其中，与分别为发射率多项式系数与火焰温度的迭代修正值。6.一种基于虚拟多光谱辐射强度测量火焰温度的装置，其特征在于，所述装置包括：
辐射测量单元、模型建立单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑树，杜艳君，刘冰，朱韶华，才伟光，杨宇，张明轩，那洺瑒，陆强，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：