CIS在瞬时多光谱爆温测量中的应用研究

对利用CMOS图像传感器进行爆温测量的方法进行了理论和实验研究。提出了一种更符合实际测量要求的瞬时多光谱爆温测量系统,并用激光器的特征谱线对系统进行了标定。利用该装置结合多光谱色温回归计算方法,测量了温度快速变化的卤钨灯的温度,得到了其随时间的变化曲线。     

瞬时多光谱爆温测量系统的标定

介绍了一种新型的爆温测量装置———瞬时多光谱爆温测量系统的基本组成、工作原理及系统的标定,系统的标定包括三个方面:用高压汞灯的四条特殊谱线进行系统光谱范围的标定;用高压汞灯作光源,得到波长与像元的位置对应关系式,用He Ne激光器做光源验证得到的位置对应关系式是否准确;用小型标准卤钨灯来进行温度标定。结果证明这种方法是可行的。     

瞬时多光谱辐射测温方法

采用光学多道分析仪测量了溴钨灯和氙闪光灯的辐射光谱,给出了一种辐射测温的数据处理方法,即在Planck灰体模型假定的基础上,进一步考虑发射率ε与波长的多项式依赖关系以及辐射本底对实验结果的影响,建立相应的多光谱测温数据处理方法,并用溴钨灯和氙闪光灯的实测光谱对其进行了验证.结果表明:对于连续光谱且发射率逼近黑体,可以假定发射率为常量,按Planck灰体模型处理;对于非连续光谱,当电流密度不高时,发射率与波长依赖关系较强,可以根据发射率与依赖波长的多项式关系并结合0＜ε＜1限定按Planck灰体模型处理.     

炸药爆轰温度的瞬时多光谱测量

从多光谱测温的基本原理出发,对瞬时多光谱爆温测量装置的工作原理、系统结构、爆温计算以及测量过程中可能引入的误差和进一步提高测量精度的方法进行了阐述和分析.利用该装置对液体炸药硝基甲烷的爆温进行了实际测量,取得了满意的测量结果,其爆温为3672 K,扩展不确定度为100 K(k＝2),该温度下的光谱发射率为0.69.     

基于有限立体角测量的多光谱测温

辐射测温以Planck定律为基础通过测量物体表面的发射辐射来反演温度。推导了有限立体角辐射测量条件下的单色测温方程,发现多光谱辐射测温能够实现温度和光谱发射率同时求解通常需满足特定的辐射测量条件：进行微元立体角辐射测量或仅针对漫发射体的有限立体角辐射测量。引入多项式发射率模型,经过数学转化,可以摆脱以上测量限制,得到具有测量普适性的单色测温方程,但却不一定能同时测量光谱发射率。对测温方程组的多解问题进行了初步研究,提出使测量通道数大于待求变量数及采用非线性最小二乘来解决此问题。     

炸药爆轰瞬时温度的实时测量

针对爆轰时刻光谱的特点,结合多光谱测温的理论基础,采用高速率线阵CCD,设计了瞬时多光谱爆轰测温系统。通过FPGA对各个模块进行控制,完成数据的采集、存储和传输;结合多项式回归算法,拟合出爆轰瞬间光谱信息的动态波形图。在标定过程中,采用两束激光特征谱线630和532nm进行CCD的标定,确定出对应的像元序号分别是175和270。对卤钨灯的表面温度进行实时监测表明:基于高速线阵CCD的多光谱测温系统可以完成多个时刻的瞬时光谱采集;在40MHz的高速时钟驱动下,CCD的帧频可以稳定工作在73kHz。     

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、...     

一种红外光谱发射率测量装置的研制

研制了一种利用对称双光路比对法测量材料表面光谱发射率的装置,该装置采用多光谱辐射测温技术测量材料表面温度,解决了不规则材料表面温度难以精确测定的问题,实现了材料表面半球发射率和表面温度的同时测定。     

多光谱辐射测温技术测量火工烟火药剂燃烧温度

利用瞬态光谱辐射仪分析了火工烟火药剂燃烧火焰辐射光谱分布,介绍了多光谱辐射测温技术的工作原理。结合火工烟火药剂燃烧火焰特征光谱分布状况设计研制了具有12个工作通道的多光谱辐射测温系统,测试者可根据被测火焰光谱辐射分布状况选择合适的工作通道进行分析计算。该系统由光学部分,电路部分,数据采集部分及数据处理部分组成。文章以黑火药为例,应用该系统对其燃烧火焰的辐射能量进行了测定,经过迭代计算后给出黑火药燃烧温度随时间的变化曲线。实验证明,在分析被测火焰特征光谱分布的前提下,选择合适的光谱工作通道,多光谱辐射测温系统能够很好地应用于火工烟火药剂燃烧温度的测定,为火工烟火药剂燃烧输出特性的研究奠定了基础。     

用于爆炸火焰真温场测量的多光谱热成像仪研究

温度是评估弹药热辐射毁伤的重要参数。弹药在引爆后会在极短时间内压缩周围空气并向四周猛烈释放出大量能量,伴随着能量释放弹药介质会急剧升温并形成火焰场,通过测量、分析火焰场的真温值,便可以得到爆炸火焰的空间热辐射毁伤效应。由于爆炸过程的强破坏性和瞬态性,爆炸火焰的测量主要是依靠辐射测温法。在以往研究中,已有学者针对爆炸火焰测量研制了相应的辐射测温仪器,但目前所研制的仪器只能测量出爆炸火焰在单波长下的亮温场,而单波长亮温场无法实现真温值的计算。针对这一问题,研制了一套多光谱热成像仪,该仪器采用多幅分光技术,可实现爆炸火焰在同时刻、不同波长下的分光成像,并利用高速CCD相机进行数据采集,最后依据多光谱辐射测温理论反演出爆炸火焰真温场。多幅分光技术是由远距离多孔分光镜头所完成的,该镜头主要分为两个部分：主成像镜头和分光镜头。主成像镜头的功能是对远距离爆炸火焰进行聚焦成像,其所成图像经由单凸透镜汇聚到正后方的多孔分光镜头上。多孔分光镜头内置分光光栏,光栏上可镶嵌不同波长的窄带滤光片,当入射光透过光栏上的窄带滤光片后,透射光便为被测目标的单波长辐射能量。远距离多孔分光镜头可对500 m以内的爆炸火焰...     

炸药爆温的光纤测温法测量

本文阐述了光纤测温技术依据的原理,给出了多通道瞬时光纤测温装置的构成。利用该装置对液体炸药硝基甲烷的实际爆轰温度及其光谱发射率进行了实验测量,结果分别为3700±100（K）和0.71±0.15。     

炸药爆温的光纤测温法测量

本文阐述了光纤测温技术依据的原理，给出了多通道瞬时光纤测温装置的构成利用该装置对液体炸药硝基甲烷的实际爆轰温度及其光谱发射率进行了实验测量，结果分别为３７００±１００（Ｋ）和０７１±０１５     

高Tc超导材料YBCO临界温度测量方法

本文讨论了高温超导材料临界温度的测量原理和方法,采用动态法测量了钇钡铜氧(YBCO)超导体材料的电阻—温度特性,文中给出了测量结果并对其进行了讨论分析。     

激波管内氢-氧混合气体爆轰温度的测量

 以光纤传输光能，用多通道光学高温计，在垂直和平行于爆轰波传播方向上，测量了激波管中氢氧（或含氮）混合气体的爆轰温度。在20~53 kPa压力范围内，进行了六种初始压力氢氧混合气体的爆轰，分别测出横向温度和纵向温度；这两种温度在实验测量的误差范围内是一致的，并与正常爆轰的理论值符合得相当好。     

瞬态比较法测量液体导热系数

为了测量几种有机相变材料的导热系数,文章基于点热源瞬态法,设计研制了一台液体导热系数测定仪.采用比较法来有效降低系统误差,在25℃时用标准有机材料对仪器进行标定及校验后,结果显示其最大误差为5.3%,证明了仪器的可靠性,并用该仪器在25℃温度下测量了六种新型相变材料的导热系数,为其工程应用提供了依据.     

RC光学系统低温测试技术研究

对全铝合金ＲＣ光学系统低温下像质检测的关键技术进行研究和分析，建立低温测试装置，给出低温检测结果，并分析实验现象。     

用数字万用表作精密测温仪

本介绍了一种在不改动原有数字万用表原理和结构的基础上，附加温度接口电路，做到一表多用的方法，效果较好。     

显微测温灵敏度的研究

本文叙述了显微测温仪的结构原理和温度灵敏度,并根据光学系统的参数和黑体辐射定律及探测器的噪音等效功率,推导出了NET的计算公式,从而为研制和应用显微测温仪器提供了重要依据.     

回转窑火焰监视及温度测量系统

本文介绍了采用彩色CCD基于数字图像处理测量回转窑内投影温度场的基本原理、系统组成和数据处理方法。通过对燃烧火焰和烧成熟料图像的量化分析和滤波,得到火焰和熟料的特征值及相应温度场,可为窑炉的自动控制提供真实可靠的依据。该系统已在国内某水泥回转窑企业成功运行。