目标辐射特性现场校准用大面积黑体辐射源技术研究

红外成像技术在空间探测、对地观测、安防监控等领域的应用越来越广,为了确保红外目标识别的准确性,必须掌握目标的辐射特性。目标辐射特性需要在外场实际条件下测量得到,需要利用大面积黑体辐射源对目标特性测量设备进行现场辐射参数校准。设计了一种大面积黑体辐射源,辐射体采用铝材质并发黑处理,大面积黑体辐射源温度控制采用PID控制算法。在外场实际环境温度为26.8 ℃,湿度为60%时对目标特性测量设备辐射参数进行了校准。试验数据表明:辐射温度测量不确定度为0.4 ℃（k=2）,取得了较好的应用效果。     

图像光谱技术实现精确测温

建立了一种以灰体辐射为基础测量温度的新方法,它不仅可以测定辐射体的实时温度,而且可以实现无接触和高精度测量。首先,利用多通道CCD图像光谱仪精确测量辐射体在较宽波段内的辐射光谱,作为该辐射体的指纹光谱,将其定义为一个等效的灰体;其次,通过对所测光谱的拟合确定该辐射体的灰体辐射模型的系数,从而确定待测辐射体的灰体辐射模型;最后,通过光谱技术与灰体辐射模型的结合确定给定辐射体的任意温度。通过对无火焰和有火焰这两类热辐射体的实验检验,表明该测温方法具有实时、准确和无接触等优点。     

环境和介质对测温结果的影响

建立了一种理论模型和实验方法, 可以有效地修正来自于环境和介质对测温结果的影响。这种修正方法通过计入测温环境对辐射体的衰减系数,可以显著改善以灰体辐射为基础的测温技术的精度和普适性。首先,利用多通道CCD图像光谱仪快速准确地获得给定辐射体在空气中的指纹光谱,并将其等效为一个标准的灰体模型;其次,将该辐射体放入未知的环境和介质中,重复测量该辐射体的辐射光谱,并建立包含待测介质对辐射体的衰减特征的灰体模型。最后,通过对比上述两种情况下的灰体模型,便可精确确定该辐射体在该环境和介质下的温度。通过对处于不同环境和介质下的相同辐射体的系统实验,检验了该测温技术和修正方法的普适性和准确性。     

中子复合靶室系统的研究

根据脉冲裂变中子测量对探测系统中子灵敏度的要求，改变了传统的中子靶室探测系统的设计模式，采取最优设计方案，设计了反冲法和裂变法结合的复合靶室装置，建立了两种测量靶室组合成为靶室主体长度仅为1．1m而且需要静态真空系统的中子复合靶室装置。测量靶室系统由“靶室主体、靶室支管、辐射体和PIN电流型探测器”组成，反冲法使用的辐射体是聚乙烯薄膜(CH2)，裂变法使用的辐射体是^235U辐射体。     

密立根油滴实验中温度因素的影响：理论考量与实验校准

密立根油滴实验中，油滴荷电量的测量往往受各种误差的影响。研究发现，忽视温度变化对空气黏滞系数与油的密度的影响，是油滴实验中系统误差的主要来源，考虑其影响是获得理想的元电荷测定结果的必然要求。本研究设计了实时测温的实验方案，并根据温度变化校准实验参数。据此得到的元电荷测定结果，在本研究实验条件下，相对误差从未校准时的4%降至校准后的0.5%。实验结果验证了方案的可行性，以及对温度变化对参数影响所作修正的必要性。     

一种新的水声换能瞬态校准方案

本文研究水声换能器瞬态校准技术。用Ｐｒｏｎｙ参数模型来进行采样的瞬态信号的分析，大大扩展了由校准水域有限尺寸限定的可校准的低频限；提出了通过设计最小相位信号来补偿换能器发射特性起伏，而提高换能器校准精度的新方案；并由设计的模拟校准实验和实际校准实验证明了其有效性。     

构建虚拟网络的网络分析仪夹具校准新方法

一般矢量网络分析仪(VNA)的双端口测试夹具校准，至少需要三个已知标准才能实现.本文基 于Triple-Through理论构建两个虚拟的对称网络，提出了一种只需要采用一个标准的网络分 析仪双端口测试夹具校准新方法.采用这种方法校准测试夹具后，扣除夹具影响的实验结果 与没有测试夹具转接直接测试数据十分吻合，证明该方法精度高，而且简单易行. 关键词： 校准 测试夹具 网络分析仪 散射参数测量     

利用多个标准样品校准光谱椭圆偏振仪

光谱椭偏仪是常用的测量薄膜厚度及材料光学性质的仪器,其准确性主要由系统的校准过程确定。提出一种新的利用标准样品校准光谱椭偏仪的方法。该方法通过对多个已知厚度和已知材料特性的薄膜样品进行测量,利用测量得到的多个样品的傅里叶系数光谱与包含未知校准参数的理论光谱之间进行对比,通过最小二乘法拟合,回归求解出整个系统的未知校准参数,包括偏振器方位角,波片延迟,波片方位角和系统入射角等。将该方法的应用领域扩展到200~1000nm的宽光谱区域,并通过测量3~13nm的SiO2/Si薄膜样品,实验验证了该方法的有效性,准确性达到0.194nm。该方法相对于传统校准方法更加简单、快速。     

方板阶梯辐射体辐射声场的计算及测试

研究了一种同相弯曲振动方板阶梯辐射体。以边长50 mm的方形平板为例,材料为钢,厚度为6mm。其第四阶本征振型的频率为19332 Hz,用同频率的纵振换能器激励其中心,会出现节线与边长成45°夹角的响应(本征振型中无)。为了获得辐射体辐射声场的高指向性,在四个板角与四条节线围成的等腰直角三角形区域加阶梯,可将平板辐射体改进成阶梯辐射体。计算得到阶梯辐射体的指向性比平板辐射体的指向性尖锐,与方板活塞辐射体的指向性相似。实验测试辐射体指向性与计算结果基本一致。进一步计算发现,方板阶梯辐射体与线性尺寸相同的矩形、圆盘阶梯辐射体比较,其频率低,指向性同样尖锐,可望应用于超声测距、料位测试中。      

用于叶轮机内流测量的压力敏感涂料校准实验

本文介绍了用于叶轮机械内部流动测量的PSP技术校准系统的组成及校准实验结果。通过对所采集实验图像数据的计算处理,得到了校准特性曲线,与文献的结论基本吻合.同时还对特性曲线的影响因素进行了分析.     

热辐射基础实验

利用PASCO热辐射实验装置，进行了辐射体辐射出射度、反平方定律、斯特藩-玻尔兹曼辐射定律等基本实验的研究，并对测量结果进行了数据拟合，实验结果和理论模拟符合得很好。     

热电偶冷端补偿电路的应用

对热电偶的工作原理、冷端温度补偿必要性作了说明，详细讨论了冷端温度补偿过程介绍了两种热电偶冷端温度补偿电路在物理实验测量中的应用及校准方法．     

一维光子晶体在热光伏技术中的应用

将光子晶体的禁带特性应用于热光伏技术的光谱选择控制.针对锑化镓(GaSb)热光伏电池,采用硅(Si)和二氧化硅(SiO2)优化设计了一维光子晶体滤光器.研究了这种滤光器的光谱特性,分析了滤光器的介质层厚度偏差、周期以及热辐射能量入射角度对滤光器光谱特性的影响,研究了高温辐射体不同温度时这种滤光器的光谱效率.     

基尔霍夫定律对半透明反射平行板热辐射的应用

基尔霍夫(Kirchhoff)热辐射定律是光学和传热学的重要定律之一,内容为:热平衡条件下,任何物体的辐射度rλ,t与其吸收本领aλ,t的商是波长和温度的普适函数 f(λ,t),与物体的性质无关.表为其中rλ,t表示辐射体单位表面积在温度t,向2π立体角发出的波长为λ至λ dλ的辐射通量密度;aλ,t表示辐射体在温度t时吸收属于波长λ的单位波长间隔的辐射通量与射到该物体表面该波长间隔的辐射通量之比. 能够在任何温度下吸收所有波长的辐射即吸收本领αBλt=1的物体称为黑体,黑体的辐射度,Z.;一j(A,t).为了研究绝大多数非黑体的热辐射特性,常以黑体辐…     

冲击波物理与爆轰物理——冲击波物理与爆轰物理学科研究进展

分析了当前冲击波温度测量中广泛使用的Grover理想界面模型的局限性，指出传统的冲击波温度测量方法在实验技术上和数据处理上存在的问题，指出了辐射法冲击波温度测量在实验装置设计上必须满足的具体要求。通过对发生冲击或卸载熔化时“样品／窗口”界面温度的分析，以及对金属和窗口材料在高压下的热传导特性的分析，建立了卸载熔化温度与界面温度之间的直接关联，提出了利用辐射法测量金属高压熔化温度的新方法。     

基于加权最小二乘法的干涉图校准方法

针对现有干涉图校准方法的不足，提出了一种基于加权最小二乘法的干涉图校准方法。根据干涉图中标准件边缘与干涉条纹边缘之间的差异，用合适大小的掩模对标准件的边缘进行初步判定和提取，再利用加权最小二乘法对提取出的边缘进行精确定位。通过计算标准件中已知尺寸部分在干涉图中所占据的像素数目，求出每个像素代表的实际距离，完成校准。实验表明，该方法的计算耗时较霍夫变换法减少一半，定位精度小于1个像素，且适用于不同对比度的干涉图，具有很强的实用性。     

Matlab在热敏电阻特性测量实验中的应用

NTC热敏电阻阻值-温度的关系具有非线性特征,本文应用Matlab GUI编写热敏电阻阻值-温度数据处理界面,采用基本指数方程、Steinhart-Hart方程和Hoge-3方程三种不同的校准方程对实验数据进行拟合,研究了校准方程对NTC热敏电阻温度测量精度的影响。结果表明,Hoge-3方程在本文所选取的温度范围内相对于其它两种校准方程具有更精确的拟合能力。     

温度传感器的设计与实验

温度传感器的设计与实验朱世国（四川大学物理系成都６１００６４）继１９９２年我们在《物理实验》第１２卷第５期发表《温度传感器电压一温度特性的线化和电路参数计算》一文后，，我们把这项研究成果移植到教学中去，以“温度传感器的设计与实验”为题，作为综合物理实...     

FTIR光谱高温气体浓度反演方法及残差结构分析

从理论和实验两方面分析了光谱线线宽随温度的变化规律.将HITRAN数据库中常温下的线强参数修正到了测量温度,进而得到合成校准光谱.将合成校准光谱和实验测得的光谱进行非线性最小二乘拟合,得到了不同温度下标准气体CO浓度.这种反演算法的浓度误差在常温下不超过5%,具有很高的精度,但随温度升高浓度误差逐渐增大.从残差光谱曲线...     

多目标普朗克极小值优化法的多光谱真温反演研究

光谱发射率是辐射体辐射能力的重要参数,通过光谱发射率可以建立辐射体与黑体的之间的桥梁,从而黑体辐射的相关理论就可以应用于辐射体。采用普朗克公式,光谱高温计的每一个光谱通道可以构成一个方程,这个方程中包含有真温、亮度温度和光谱发射率。对于N个光谱通道可以构成N个方程,这N个方程中也包含一个真温、N个亮度温度和N个光谱发射率,其中亮度温度是已知量,真温和光谱发射率是未知量。由于方程组是欠定的,理论上存在着大量的解。为了求解这个方程组常需要假设光谱发射率与波长和温度之间的数学模型,使方程组未知数的个数降为N个,实现真温的求解。当光谱发射率与波长或温度之间的规律被正确获得后,多光谱辐射测温法才能反演出正确的真温。通过对上述较为常用两种光谱发射率模型的分析可知,这两种方法的基本思想都是试图找到光谱发射率与波长或温度之间的函数关系,确立光谱发射率与波长或温度之间数学模型。用含有波长或温度的表达式代替光谱发射率,实现方程的求解。由于光谱发射率具有一定的不确定性,假设的光谱发射率模型与实际光谱发射率的变化之间存在一定的差异,有可能导致真温反演产生较大的误差。光谱发射率与波长或温度之间的数学模型是需要通过大量的实验和经验才能获得的,而且这种数学模型通用性较差,尤其是当待测辐射体发生改变时,这种数学模型也就失去了意义。为了解决多光谱高温计在实际测量中存在的问题,找到一种无需假定光谱发射率与波长或温度之间数学模型而且又具有一定通用性的多光谱真温反演方法成为一种迫切的需要。为此,将优化的思想引入到了多光谱求解过程中,将多光谱真温的求解问题转化为多目标普朗克极小值优化(MMP)问题,从而不再需要建立光谱发射率与波长或温度之间的数学模型,降低了系统的复杂性与难度。该方法以普朗克公式和光谱发射率之间的等式约束条件为基础,构造了六个目标函数,实现了真温的求解。新方法在反演精度上得到了较大幅度的提高,仿真数据的误差都小于1%。借助于以往的真实测量数据,利用多目标普朗克极小值优化法实现了真温的反演。