温压炸药爆炸瞬态多光谱真温高温计的研究

温压炸药爆炸温度高且具有较强的破坏力,因而使其爆炸温度测试较为困难。为有效评估温压炸药的热温度毁伤效力,将多光谱温度测量系统应用到温压炸药瞬态高温测试中,利用二次测量法计算出爆炸火焰的发射率与真温。在数据采集系统中结合光纤线传感技术,在确保参试人员的安全前提下,可在500 m外测试仪器状态进行数据采集,实现了测量数据信息的远距离传递。测试结果表明,所设计的测量系统工作稳定、安全性高,具有良好的应用前景。     

选区激光烧结瞬态温度场模拟与测试方法研究

采用有限元方法,考虑实际的边界条件和热物性参量的变化,对Al2O3覆膜陶瓷粉末的选区激光烧结过程瞬态三维温度场进行动态模拟.通过比色测温法对红外热成像系统的发射系数进行修正后,对选区激光烧结过程瞬态温度场进行测试.数值模拟和实测结果显示,两者吻合较好.     

一种正交二视角光学层析重建算法

提出了一种基于最大熵原理的正交二视角重建算法,该算法能够较好地重建多峰非对称待测场,且只需两个正交方向的投影数据。算法中融合了含有轴对称因子的先验知识,该先验知识可由两个正交方向的投影数据迭代算出,并分析了正交投影方向这个因素对重建结果的影响。通过计算机数值模拟,结果表明,融合先验知识的正交二视角重建算法与没有融合先验知识的正交二视角重建算法相比重建精度全面超出。其中,在两峰随机余弦高斯模拟待测场的情况下均方根误差减少了73％。在三峰随机高斯模拟待测场的情况下均方根误差减少了47％。该算法充分显示了在重建多峰非对称待测场时的优越性。同时,由于只需要两个正交方向的投影数据,可使实验系统得到简化。     

森林地表凋落物含水率红外光谱特性分析

为了实现森林地表凋落物含水率的实时测量，研究了森林地表凋落物含水率与红外光谱特性参数之间的关系。选取了四种森林地表凋落物，搭建了含水率红外光谱测量装置，获得了不同含水率所对应的红外吸收光谱图，分析了不同含水率与峰值吸收光强、谷肩连线与谷底连线交点纵坐标、吸收谷面积之间的关系。结果表明，含水率吸收谱线峰值在1 450 nm附近；三种光谱参数中，森林地表凋落物含水率与峰值吸收光强线性相关性最好，所得一元回归方程经F检验显著性良好，斜率的相对不确定度均小于1.0%和截距的相对不确定度小于0.51%，相关系数γ＞0.95。为含水率实时测量仪的光源选择和标定提供了依据。     

水中声速的测量

将空气中声速测量实验拓展至水中声速的测量,将NaCl溶于水中,制成不同浓度的盐水来模拟海水,对不同盐分的"海水"中的声速进行了测量.结果表明,随着海水盐度的增加,声速也增加.     

用光谱层析技术重建等离子束射流场

提出了一种用光谱层析技术结合数值计算原理来重建等离子束射流温度、密度、压力和速度场的诊断方法.用CCD扫描光谱系统获得谱线强度，通过相对强度法重建温度场；再借助等离子射流有关物理方程来重建其它物理参量.分析了等离子束射流温度、密度、压力和速度场的空间分布特点以及它们之间的内在联系.     

软 X射线光学表面散射检测

应用自行研制的软X射线反射率计,分别对不同的反射镜样品,在不同的工作波段以及掠射角下研究了软X射线波段掠入射光学表面的散射。实验结果表明：掠射角增加,波长减小,粗糙度增加,软X射线掠入射表面散射程度加重。     

CCD光谱层析技术重建氩等离子束射流三维温度场

根据谱线相对强度法,提出了利用正交面阵CCD光谱层析技术,实时重建氩等离子束射流三维温度场的方法.通过CCD获得的待测场图像与没有射流射出时在待测场处放置的坐标纸图像进行比对,测最了实际待测场的大小;利用步进电机带动光纤探针对待测场进行扫描,通过光谱仪获得了待测场的光强分布.根据谱线相对强度法中谱线选取的原则,选择了696.5和763.5 nm两条谱线作为研究对象.为防止CCD接收光强过饱和及待测场边缘光谱信息的损失,根据待测场的大小和光强分布设计了梯度衰减片,再通过窄带滤波片获得了待测场的光谱信息.结果表明与光纤光谱扫描法获得的结果吻合较好,不确定度为3.3%.系统满足了实时重建三维温度场的要求,为等离子束射流后续的密度场、压力场和速度场的实时诊断提供了坚实基础.     

基于发射率偏差约束的多光谱真温反演算法

基于二次测量的多光谱辐射测温反演算法由于无需事先假设发射率模型而受到广泛关注,但需要较长的迭代时间,并且需要设定合适初始温度和发射率范围。为此提出了基于发射率偏差约束的多光谱真温反演算法。将二次测量法中发射率连续迭代转变为发射率偏差约束后迭代,拟合了光谱发射率偏差和温度偏差之间的函数关系,依据此函数关系确定每次迭代所产生的发射率偏差,从而迅速减小发射率搜索范围,提高计算效率。针对四种光谱发射率模型的仿真结果表明,与二次测量法相比,新算法无需设定温度初值范围,在保证反演精度的前提下,运算效率提高60%以上。     

分布式多光谱高温计光学系统设计

多光谱辐射测温技术具有不干扰被测场、测量无上限以及响应速度快等优点,是高温测量领域的最有力工具之一。目前,多光谱高温计以点温测量为主,光路通过物镜、光阑、棱镜等光路通道将待测点辐射分光后进入探测器阵列,实现单点的多光谱信息采集。随着工业智能化程度的不断提高,更加需要实时获得大量的温度分布信息,如特种金属材料的冶炼过程、高温合金激光自动焊接过程、半导体晶体生长过程、火箭发动机尾喷焰温度诊断等领域都需要实时获得某条线乃至整个二维表面的温度,从而提高产品性能和质量,因此通过多光谱辐射测温技术测量待测表面某条线的温度分布十分重要。但是,简单将光阑变为狭缝,实现待测线表面的辐射经透镜、棱镜等传统光路分光后,由于光学系统球差的作用,会使得分光后的狭缝光谱由于离轴传输而呈现严重的弯曲现象,不利于矩形光电探测器阵列的完全接收。为此,提出基于正交柱状透镜组的多光谱线温光路系统,利用正交柱状透镜在不同位置成像可以实现由圆到椭圆再到直线的特殊作用,较好地解决了传统多光谱辐射高温计光路所存在的球差问题。利用ZEMAX光学设计软件,基于S4111-16Q的光电探测器阵列实际大小进行反向光学系统设计,确定了狭缝、...