长脉冲激光辐照Si-APD温度演化过程的数值模拟与实验研究

针对1064nm长脉冲激光辐照硅雪崩光电二极管(Si-APD)过程中所引起的温升变化规律进行了理论与实验研究。在考虑Si-APD多层结构的前提下,建立了二维轴对称热传导模型,据此进行了不同条件下的模拟仿真研究,并开展了长脉冲激光辐照Si-APD的温升实验研究。模拟仿真结果与实验结果相一致,均表明长脉冲激光与Si-APD相互作用引起的温升是由入射激光的能量密度和脉冲宽度共同决定的。     

基于辐射的温度测量方程的构造研究

基于辐射的温度测量方程，以采用选择不同的波长，不同的温度和不同的谱色（滤色片子以技术实现）等方法进行构造，依据这些方法获得的测量数据彼此之间线性无关，从而可以将被测物体发射率函数的具体形式和温度予以确定。     

基于波段带宽的谱段测温法的测温范围分析

基于窄波段内普适性的线性发射率模型,将三波长(单色)辐射温度测量拓展到谱段辐射温度测量.在谱段测量中,为实现非失真的有效测量,文中结合传感器的动态范围及最低灵敏度等特性参数,考虑多路信号的耦合关系,讨论了有效温度测量的相应限制条件.从而针对具有已知辐射物性的被测物体,通过数值模拟给出谱段测温的有效测温范围相对于传感器的波段带宽的变化趋势.理论上明确了实现有效温度范围测量对传感器的波段带宽的要求.文章分析将为辐射传感器的设计提供必要的理论指导.     

彩色数字摄像机控制参数影响的标定

当彩色CCD数字摄像机作为测量设备应用时,必须清楚地了解输入光强信号和输出信号之间的关系,明确各控制参数对信号的影响。依据彩色CCD数字摄像机原理和相关文献,建立起一般性的信号传递函数,针对于特定型号的彩色CCD数字摄像机,通过积分球测试实验对信号传递函数中相关影响参数进行标定分析,验证其影响方式和适用范围。     

谱色测温法的温度场分区讨论

谱色测温法是该课题组提出的一种新的辐射测温法.针对可探测的温度区间,通过辐射光谱耦合信息的分析,考察了区间内所有温度点都能同时被失真测量的必要条件;对于不满足该条件的测量,提出了温度场分区的概念,描述了温度场分区的步骤,并给出了相应的数值模拟结果.研究结果将对谱色测温法的应用具有指导意义.     

基于波段带宽的谱段测温的优化测量分析

基于窄波段内普适性的线性发射率模型,采用具有Gauss分布的传感器设计,将三波长(单色)辐射温度测量拓展到三波段(谱段)辐射温度测量,提出了使测量具有最佳温度分辨精度的优化准则。讨论优化测量的主要方式是通过改变Gauss分布的半宽度,实现从单色测量到谱段测量的逐渐递进,因而优化分析从传统的分析波长选择上,过渡到分析波段带宽的选择上。对于特定的辐射情形,依据优化准则,数值模拟结果给出了最佳温度分辨精度的波段带宽(即Gauss分布半宽度)分布。最优半宽度的分析表明,单色辐射测量往往并非是最优测量,文章的分析将给辐射优化测量提供重要的理论指导。     

辐射测温中光谱发射率的表征描述

实际物体的光谱发射率表现复杂,给辐射测温的深入研究和实际应用带来了很多困难和不确定性,发射率问题即成为了辐射测温研究中的关键点。文章基于光谱发射率的泰勒多项式展开、波长的无量纲参数、弯曲度指数等分析,描述了谱色测温法中光谱发射率的数学表征,建立了窄波段内的光谱发射率通用函数形式。并通过对不同温度下几种金属的实际光谱发射率进行拟合分析,对此给予了实验上的验证,表明了所提出光谱发射率模型具有应用的适用性,该模型是谱色测温方法应用研究的基础。     

具有单调发射率表现的三波段温度测量方法

针对有限短波段内连续辐射物体的发射率通常具有单调性这个事实 ,提出波段辐射测量方法 ,即选择三个非相关波段构造测量方程。这种方法避免了单色辐射测量在技术实现上的难度 ,同时从理论上证明了具备求解温度的封闭完备性。在测量数据处理上 ,采用分量计算 ,使该方法在测量过程中无需标定 ,并且实现了真正意义上的非接触式的二维温度场的测量。     

利用吸收光谱确定叶绿素a和b的颜色

叶绿素a和b在植物生长过程中起着至关重要的作用,精确测定其含量,可为农作物生长状况、植物病理诊断等提供科学依据,是实施精准农业的关键所在。文章将前人已经给出的叶绿素a和叶绿素b的吸收光谱实验数据,转换为透过光谱。用人眼观察其透过光谱,显然就形成叶绿素a和b的颜色。于是,根据色度学的三基色原理,选择具有确定光谱功率分布的标准光源作为照明光源,确定了它们在CIE1931-色品图中的色度坐标:叶绿素a为(0.1981,0.3341),落在蓝绿色区域内;叶绿素b为(0.2704,0.5663),落在黄绿色区域内。上述处理的要点是:将叶绿素a和叶绿素b的光谱曲线压缩成色度图上的坐标点,其结果将为发展植物单叶或群体的非接触式、远距离、无损伤测定植物色素含量的新技术提供必要的理论支持。     

表面辐射测温方法的设计原理

讨论了表面辐射测温方法的设计中所包含的几个基本问题:辐射的光谱和方向复杂性问题、光学设计问题以及电路设计问题,给出了具有普适意义的辐射测温基本分析式。比较了绝对辐射测温方法和相对辐射测温方法,指出前者须做标定,并且不宜进行温度场测量;后者无须标定,适合于温度场测量。