傅里叶变换红外光谱(FTIR)非线性多点定标方法研究

给出了线性定标和非线性多点定标的具体算法,并且应用加拿大BOMEM公司的MR-154傅里叶变换红外光谱仪,液氮制冷型中红外MCT探测器测量了中国科学院上海技术物理研究所研制的HFY-300A型黑体在几种不同温度下的辐射谱,其中的一些辐射谱用于定标,用其中的一个特定温度下的辐射谱来检验定标结果。结果表明这种非线性多点定标方法非常可靠,理论辐射谱与定标后辐射谱相对偏差集中在0.2%附近,最大相对偏差仍小于0.4%。

基于机载FTIR的辐射定标研究

用机载傅里叶变换红外光谱法(FTIR)可在各种地物背景条件下被动遥测大气中痕量气体的浓度。对所测光谱进行定标是定量分析中的重要环节。实验中用120℃和140℃黑体对MB154光谱仪进行了两点线性定标,给出了标定后130℃时的黑体辐射谱。结果表明,通过该方法标定的辐射光谱与由普朗克公式计算得到的理论值吻合得很好。对地表背景变化复杂、采集波段为2000cm^(-1)～5000cm^(-1)的机载FTIR原始光谱进行了分段定标校正,并将测量的相对强度转化成目标的绝对辐射亮度谱。这对于进一步分析大气透过率和反演大气中红外活性气体浓度具有实际意义。

基于高温黑体的FTIR光谱测量系统非线性标定方法研究

建立了基于FTIR光谱测量系统光谱响应度的非线性标定模型,并基于三段式高温黑体辐射源对FTIR光谱测量系统进行了光谱响应度标定实验研究。三段式高温黑体温度覆盖600~950℃温区、光谱范围覆盖3~14μm。与传统的分段线性标定模型进行了比对,结果表明:基于非线性标定获得的光谱辐射亮度与理论光谱辐射亮度平均偏差优于0.04%,而分段线性标定的平均偏差在0.93%水平,两者具有较好的一致性,非线性标定方法的精度比分段线性标定方法的精度提高了一个数量级。

红外窗口对封装黑体辐射理想度的影响及修正方法

针对宽温域黑体有封装红外窗口介入而影响黑体理想度的问题,建立了面源黑体靶面热光耦合仿真模型,利用Monte-Carlo光线追迹法分析了窗口对黑体7.5μm~13μm波段表观辐射通量的影响规律及内因,提出并验证了符合实际表观辐射通量的定标温度修正方法。结果表明:定标温度为−50℃~+50℃时,定标温度越低于环境温度,定标温度与实际表观辐射通量对应的表观温度间正误差越大,反之则负误差越大,最大可达−4℃~+13℃,这是因为窗口存在增强杂散辐射与衰减靶面发射辐射正逆博弈影响表观辐射通量的效应。提出了关联环境温度与定标温度的定标温度修正方法,实验实测下该方法可使修正后的定标温度最大误差缩减50%以上,提升了基于封装黑体的红外定标精度。

傅里叶变换红外光谱辐射定标方法的研究

红外辐射定标是红外遥感信息定量化的关键技术,对所测光谱进行定标是定量分析中的重要环节。给出了两点定标、线性多点定标和非线性多点定标的具体算法,使用傅里叶变换红外光谱仪,测量了HFY-302B和HFY-300B型黑体在不同温度下的辐射谱,其中一些辐射谱用于定标,使用另外一个特定温度下的辐射谱来检验定标结果,结果表明,线性多点定标方法更加准确。

V形槽结构面源黑体辐射特性评估方法及结构参数优化设计

随着红外技术的迅速发展,作为标准辐射源的面源黑体在红外遥感与探测、红外成像等领域得到了日益广泛的应用,但不同形式面源黑体的辐射特性评估方法以及辐射特性与结构参数间的影响关系等问题还没有得到深入的研究.基于这一现状,针对同心圆V形槽结构面源黑体,提出了基于蒙特卡洛全光路跟踪的辐射特性评估方法.首先,通过与精密方法的相互比对验证了方法的正确性及准确程度;然后,基于该方法对V形槽面源黑体的有效发射率进行了评估;最后,对影响辐射特性的主要结构参数及其规律进行了分析研究.实验结果显示,槽夹角越小、涂层本征发射率越高,黑体的有效发射率就越高、越均匀.对于一般性应用可以采用45°或60°槽夹角;为了获取更高的有效发射率,可以采用更小的槽夹角,但涂层本征发射率必须大于等于0.8;采用长径比为2的保护套筒结构可以达到更为理想的辐射特性.

红外辐射特性校准技术研究进展

红外辐射特性测试在军民领域应用广泛,尤其是对于军用武器装备对抗红外探测打击意义重大。因此,针对提高红外辐射特性测试精度的校准技术成为研究重点。本文从标准黑体辐射源、校准方法和辐射计定标技术三个方面,简述国内外的研究进展。对研究涉及得到计量校准方法和成果进行论述比较,为相关人员提供技术参考,并提出今后的研究方向。

燃烧火焰的动态辐射高光谱测温方法研究

为实时可靠监测火焰燃烧场特性,提出了火焰的动态辐射高光谱测温方法研究。首先,基于普朗克黑体辐射定律与基尔霍夫定律,建立了火焰辐射高光谱测温的模型;其次,搭建火焰光谱标定与动态测试系统,实时获取弥散火焰辐射高光谱信息与发射率特征;最后,通过对光谱信息进行去除暗电流与平滑滤波处理后,进行温度反演,并采用热电偶装置对测试结果准确性进行了验证。分析结果表明,测量装置在1206 K的最大绝对误差为47.9 K,相对误差为3.97%。火焰在点燃至燃烧稳定过程中,发射率随着炭黑生成量的增大而逐渐增大,在火焰稳定后达到峰值并趋于稳定。

大量程热流传感器标定方法研究

本文在分析测量大量程热流用的传感器工作原理的基础上,研究了用于大量程热流标定的两种方法,即高温黑体辐射法和激光热流源法,分别介绍了这两种方法产生大热流设备的基本组成,并给出了标定的具体过程,对两种方法进行了对比,为大量程热流传感器的标定提供了依据。

克服窗口玻璃影响的辐射测量方法

对于有窗口玻璃的高温炉的温度测量,如何克服窗口玻璃的影响一直是个难题。本文介绍一种方法,采用增加1块相同窗口玻璃2次(简称为T_1+△T)测量方法,以达到消除窗口玻璃的影响;通过理论分析,通过数值模拟计算、实验验证证明该方法是可行的。通过高温黑体校准和高温辐射温度计校准应用事例,证明T_1+△T克服窗口玻璃的辐射测温方法,具有科学性和合理性,方法简单,方便实用。对于有窗口玻璃的高温炉辐射温度测量、高温辐射温度计的量值传递等应用,具有指导意义。