基于缓变假设的多光谱辐射法发射率测量误差分析与仪器参数配置研究

• Published in: 红外与毫米波学报 Vol. 43; no. 6; pp. 797 - 805
• Main Authors: 栾一飞, 王翔, 顾罗, 林玥, 杨秋杰, 何志平
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 中国科学院上海技术物理研究所 空间主动光电技术重点实验室,上海 200083 01.12.2024; 中国科学院大学,北京 100049%中国科学院上海技术物理研究所 空间主动光电技术重点实验室,上海 200083
• Subjects: emissivity; 发射率; FTIR; underdetermined system of equations; multispectral radiometry; 多光谱辐射法; 傅里叶光谱仪; 欠定方程组
• ISSN: 1001-9014
• DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2024.06.010

TN215; 发射率作为表征物体辐射特性的关键参量,其准确测量对于高温目标识别、材料改性表征、金属冶炼过程调控等领域具有重要价值.多光谱辐射法测量发射率因其非接触和测量速度快等优势而成为研究热点,其测量精度由欠定方程组的求解精度决定.目前对欠定方程组求解精度的研究主要关注方程求解算法误差,忽略了光谱仪自身的测量误差,导致未能合理地控制系统误差.本文基于适用范围广、测量精度高的缓变假设,通过模拟不同条件下光谱通道数和信噪比对发射率测量误差的影响,确定了相应条件下光谱仪的参数配置,并对发射率测量效果进行实验验证.实验结果表明,使用基于缓变假设的多光谱辐射法,为使黑体发射率测量误差小于1%,光谱仪的光谱通道数应不小于400,信噪比不低于1 000;对发射率变化复杂的目标而言,为使测量误差小于1%,应至少具有1 000个光谱通道数及1 200以上的信噪比.综合考虑算法误差和光谱仪参数匹配关系,是合理控制系统误差的关键,可以获得更精确的发射率测量结果,这为多光谱辐射法精确测量发射率的应用提供了新的依据和解决方案,对于高温目标的准确识别和相关领域的应用具有重要意义.