第32卷，第1期 2012年1月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
一种多光谱高温计无源温区的标定方法研究
孙晓刚，孙崛，戴景民
哈尔滨工业大学仪器科学与技术专业，黑龙江哈尔滨150001
Vol.32,No.1,pp273-277
January2012
摘要目前，高温测量中，多光谱高温计具有高分辨率与高信噪比的优点，但无源温区（大于3000C)标定方法的发展却远滞后于多光谱高温计制造水平，并已严重影响高温计的测量精度和应用范围。为突破高温测量领域中无源温区标定方法的瓶颈，文章提出了一种多光谱高温计无源温区的标定方法。此方法利用已知温度点的多光谱高温计的输出电压U建立了一种基于幂函数的温度-电压(T-U)模型。在此基础上应用导数最小二乘法对模型参数求解，实现对无源温区的标定。理论和实测数据都验证了此方法的有效性与精度。在多光谱高温测量应用的光谱范围(0.4～1.1m)内，对精度优于3%，1%和3%的无源温区标定范做出理论上的划分。
同高温测量；多光谱高温计；无源温区标定；导数外推
关键调
中图分类号：TK311
引言
文献标识码：A
DOl: 10. 3964/j. issn. 10000593(2012)01-027305
确定整条多光谱高温计的输出曲线，从理论上可以实现高精度无源温区的标定[8.9，但在实际应用中发现，采用一个点对整条多光语温度计的输出曲线拟合外推会带来很多随机识
近年来，随着科技的进步和电子产业的发展，高温测量技术已经广泛应用于许多领域，尤其航空、航天、军事、化学等领域对于高温测量的需求日趋强烈。在航空航天领域，利用高温测量技术对包括固体火焰发动机尾焰在内的各种发动机尾焰进行测量可以更好的了解发动机的性能为优化发动机的特性提供了有力的保障)。在军事和化学等领域，通过爆炸温度的测量，对于评估各种固体、液体、气体爆炸的破坏力[2.3]、验证炸药原材料配比的最佳值提供了[4]坚实的基础。可以说，高温测量在科技发展中起了非常重要的作用。但是，目前，高温测量却存在着明显的缺陷，即多光谱高温计无源温区的标定方法发展滞后。经过近20年的发展，多光谱高温计在仪器制造与真温及发射率的计算方面[5.6]已经达到了相当高的水平，但标定的缺陷很大程度上影响了多光谱高温计的测量精度与测量范围，限制了多光谱高温计的发展。所以，多光谱高温计无源温区的标定是垂待解决的问题。
由于黑体炉的最高温度只能达到3000左右，在温度高于3000℃的无源温区，对于多光谱高温计的高精度标定是十分围难的。目前常用的多光谱高温计无源温区的标定方法：（1)一点标定法[})，（2)升温滤光片法。一点标定法通过建立多光谱高温计的波长函数的概念，利用一个已知温度点
收稿日期：2011-03-16，修订日期：2011-06-16 基金项目：国家自然科学基金项目(60377037)资助
作者简介：孙崛，1982年生，哈尔滨工业大学博士研究生万方数据
差，抗于扰能力差，造成较大的外推误差。升温滤光片法在加入升温滤光片后，标准光源输出光的光谱辐射出度与黑体的光谱辐射出度差别很大，难以进行标定。
综上所述，目前还没有一种实用的高精度无源温区标定方法。本文对现有的标定方法存在的间题，利用有源温区的标定值拟合外推代替升温滤光片，解决了升温滤光片法中标准光源输出光的光谱辐射出度与黑体的光谱辐射出度差别大的问题；用多点拟合外推解决一点标定法外推抗干扰能力差
的问题，从而实现多光谱高温计无源温区的高精度标定。 1基本原理
利用多光谱高温计的输出曲线与函数输出曲线的相似性，设多光谱温度计在某个工作波长入下的输出电压U与标定黑体炉的实际温度T有如下关系
T=a+U
(1)
式中a，6和c为待求末知量。因为导数最小二乘法对曲线进行拟合的同时可以实现对曲线变化趋势的拟合，所以采用导数最小二乘法求解a，6和c对控制曲线趋势，保证外推精度具有很好的效果。应用导数最小二乘法令
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