第30卷，第11期 2010年11月
学与光
光
谱
分
谱
析
Spectroscopy and Spectral Analysis
多光谱辐射瞬态高温测温计的研制
Vol.30,No.11,pp3161-3165
November, 2010
翟洋，沈华，朱日宏，马锁冬，李健欣"，陈磊"，顾金良？
1.南京理工大学电子工程与光电技术学院，江苏南京210094 2.南京理工大学弹道国防科技重点实验室，江苏南京210094
摘要在现代动力学发射系统中，在强电磁场激发下瞬间产生的等离子体的火焰辐射温度对飞行目标运瞬态过程。因此，传统的接触式测温方法不再使用，而基于光学高温计和CCD成像阵列等非接触式测温方法也无法响应瞬态过程。文章以经典的普朗克黑体辐射定律作为理论基础，结合多波长光谱辐射方法，研制了新型的多光谱辐射瞬态高温测温计。该高温计可以对目标产生的从300～860nm的波段内任意波长光谱的提取，最快响应时间可达到2ns。通过采用高分辨率衍射光栅和光纤连接的方式，保证多光谱提取的准确性。实验结果表明，利用日标发出的多光谱辐射测温与高速利应光电探测器件相结合的方法能够测量得到动力发射目标表面辐射温度分布的间时，也保证了较高的精度，满足了对于发射瞬间物体表面瞬态温度测试的要求。
关键词光谱学；辐射温度；瞬态温度；普朗克黑体辐射定律；等离子体；光电探测器件
中图分类号：TH811.2
引言
文献标识码：A
DOI; 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2010)11-3161-05
态温度场大小，如1999年由YouichiroKaga等研究了在He 气环境下利用激励源实现金属铁原子分离频率调制时，利用光谱法测试产生金属铁等离子体的激发温度大小[6]
在近代动力发射系统中，伴随强电磁场等高能量场的产生，发射系统会产生高温金属等离子体。高温金属等离子体会向空间辐射与金属特性相关的数条特征波长光谱，将能量以火焰温度的形式向外辐射。该光谱的光强度大小直接反映该金属等离子体辅射温度大小13)。因此可以通过测试高温金属等离子体光谱强度从而计算得到动力发射系统的温度场分布大小情况。该火熔温度是表征动力发射系统中飞行目标
燃烧和运动等相关物理特性的重要参数之
：同时，对于各
种发射系统轨道面言，其内部产生的火焰的温度大小也直接影响其烧灼情况，最终影响该轨道使用寿命()，
自20世纪末，随若对光谱学和燃烧研究的深入，同时科学技术不断地进步发展，辐射温度的测量开始由普通工业应用领域转向航空航天领域5]。但是在大多情况下的辐射温度测试只是基于一个较为稳定和持久燃烧的情况下。而对于复杂多变的情况，例如囊动、强电磁场十干扰，尤其是瞬态燃烧情况下的温度场测试，一直没有一个较为精准的方法。
近期，大的文章研究了在高温等离子产生时伴随的瞬收搞日期：2010-01-02，修订日期：2010-03-30
基金项目：国家（863)计划重点实验室基金(9140C300101080C30)资助
由于本次测试环境是动力发射系统，因此目标火焰温度产生是一
个障念过程，普通的光谱提取方法如光学高温计或
者CCD成像测温法，在该情况下不再适用。在前期T作总结
的基础上，通过
系列理论分析和实验经验总结，最新研制
出基于多光谱辐射脱态高温测温计，该高温计不仅仪能满足高精度、高分辨率、高测温量程：同时，结合高分辨率的衍射光概和小型化的高速光电探测元件，除满足股态目标辅射温度测试的要求之外，结构上也有所创新，使得该仅器使携税定，可用于任何环境现场测量任务。该瞬念高温测温计的技术指标为：测温范围：1188.06~9383.68K；测量精度：优于2%；系统分辨率：优于士5K；测量距离：153mm~无穷远：多通道采集工作光谱，各光谱范围：300～860nm，各通道采样时间小于2ns。
测量原理
根据相关文献，以往大多是基于检定常数的数学模型原
作者简介：翟洋，1985年生，南京理工大学电子工程与光电技术学院在读博士生
，通讯联系人
万方数据
e-mail; zhurihongmail, njust, edu cn
e-mail; optic_njust126, com