第35卷，第10期 2015年10月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.35,No. 10 -pp2675-2679
October,2015
基于发射率模型约束的多光谱辐射真温反演法
梁美，孙晓刚，栾美生
哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院，黑龙江哈尔滨150001
摘要温度测量是工业生产或科学实验中保证产品质量、降低生产成本和确保实验安全的重要因素之一。前非接触的测温方法以辐射测温法为主，二次测量法是多光谱辐射测温中一种常用的方法。但是，二次测量法不适用于实时数据处理。针对此间题，基于多光谱亮度温度数学模型引入了发射率模型约束条件，提出广一种多光谱辐射真温快速反演法。对于非黑体，根据不同波长下的亮度温度的关系，得出当亮度温度在一
发射率在该区间内满足一个关于发射率和波长的不等式。该发射率模型约束条件根据亮度温度的信息，将发射率假设值的构建由多类减少到一类，避免广不必要的发射率的构建。实验分别采用实际发射率随波长单调下降、单调上升、先下降再上升、先上升再下降和随机变化的具有代表性的五个被测目标，针对两个被测温度点进行了仿真对比分析。结果表明，与二次测量法相比，对于同一个被测目标，在相同的温度初值和相同的发射率搜索范围下，新算法在保证精度的情况下，不仅所得结果相同，而且处理速度提升了19.16% ~43. 45% 。
关键词真温；发射率模型约束；亮度温度；多光谱辐射测温
中图分类号：TK311
引言
文献标识码：A
DOI; 10. 3964 /j. issn. 1000-0593 (2015 )10-2675-05
的测量，文献[12采用二次测量法反演得出计算值，误差在土20K以内。文献[13用二次测量法进行爆炸火焰的真温测量，反演结果也很好。但是，二次测量法不适合用于实时
在工业生产或科学实验中，精确的温度测量是保证产品质量、降低生产成本和确保实验安全的重要因素之一。目前非接触的测温方法以辐射测温法为主，辐射测温计具有响应速度快、无测量上限、不接触被测自标等优点，在航天、能源、冶金、材料等领域中得到了广泛应用1-3]。辐射测温中，多光谱辐射测温法主要用以解决超高温、高温目标热物性及真实温度的动态测量[4-6]。
目前，多光谱测温的算法主要有最小二乘法、求解方程法、自动寻阶法等，这些算法都要用到发射率7.8假设模型，只有事先知道发射率和波长的关系，才能获得精确的真温与发射率结果9.10]。但是，当测量某种未知材料时，事先并不知道此种材料的光谱发射率与波长之间属于哪种函数关系，因此选用发射率假设模型时存在盲目性。针对这种情况，文献[11提出了二次测量法，该方法对发射率与波长之间的函数关系不做任何限制，从而解决了这个间题。二次测量法在工程中得到了大量的应用，针对固体火箭发动机羽焰真温
收稿日期：2014-06-17，修订日期：2014-10-25
基金项目：国家重大科学仪器设备开发专项(2013YQ470767)资助
数据处理(9：11]。
为了满足测量系统实时处理的要求，基于多光谱亮度温度数学模型]，提出了发射率模型约束条件，得到了一种改进的二次测量法。通过采用发射率模型约束条件，去除不必要的发射率假设值，提高了计算速度。
约束条件的提出
1 1.1
亮度温度模型
为了得到发射率模型约束条件，首先给出亮度温度数学模型。如果一个多光谱温度计有几个通道，则第个通道测得的亮度温度T与被测目标的真温T的关系为
1-=na
(1)
TTC
式中，入是第通道的有效波长，e是光谱发射率，6是第二热辐射常数（14388um·K)。
作者简介：梁美，女，1988年生，哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院博士研究生
e-mail : sxg@ hit .edu.cn
*通讯联系人
e-mail : liangmhit@ gmail. com