[发明专利]利用辐射谱的全部信息测火焰实际温度的方法及测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及仪器仪表领域的辐射谱测温方法及设备领域，尤其涉及一种利用辐射谱的全部信息测火焰实际温度的方法及测量系统。

背景技术

火焰温度测量技术目前是国内外研究的热门课题。它在节能减排、航空航天、战略和战术武器的开发等领域都具有重要的意义和应用价值。火焰温度的测量方法很多，主要有接触法、成像法、激光光谱法、声波法和辐射法等。从国际实用温标的角度来看，无论是用于温度标准的复现还是实际的测量，在银凝固点(1234.0开)以上的温区，辐射测温方法都是首选方法。辐射法分为“发射-吸收光谱法”和“高温计法”。“发射-吸收光谱法”的缺点是：结构庞大、造价昂贵、技术复杂、容易破坏被测火焰的组分和热平衡状态等。“高温计法”的缺点是：需要进行“辐射率修正”后才能知道火焰的真实温度。目前获得物体真温和“辐射率”数据最有效的方法是“多光谱测温法”，它是利用多个光谱下的火焰辐射亮度信息，经过数据处理进行“辐射率修正”得到火焰的真实温度。

根据黑体辐射理论，人们定义了三种光学温度。即1、根据黑体的“辐射总能量”来测量的“辐射温度”；2、根据黑体“光谱中能量的分布”来测量的“色温度”；3、根据黑体在“某一波段内的辐射能量”来测量的“亮温度”。对于理想黑体，上述光学温度与实际温度是相同的；但对于实际物体，上述光学温度与实际温度并不相同。

目前公知的，获得火焰真温和“辐射率”数据最有效的方法是“多光谱测温法”，它是利用多个(实际上只有几个)光谱下的火焰辐射亮度信息，经过数据处理进行“辐射率修正”得到火焰的真实温度。因为“辐射率修正”需要的计算工作量大，只能利用有限几个光谱信息，所以这种方法的测温准确度难以进一步提高。“多光谱测温法”属于根据黑体的“光谱中能量的分布”来测量的“色温度”法。

发明内容

本发明提供了一种利用辐射谱的全部信息测火焰实际温度的方法及测量系统，本发明提高了测温的准确度，降低了计算的复杂度，详见下文描述：

一种利用辐射谱的全部信息测火焰实际温度的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)通过处于校准状态的实际温度测量系统中的数字化光谱仪，测出待测对象在任意一已知温度下的发射本领随波长λ变化的第一数字化分布谱，求出峰值波长λ_m；

(2)将第一数字化分布谱输入到安装有第一物理模型的单片机或PC机上进行数据处理，用最小二乘法对第一数字化分布谱作曲线拟合，获取反映能级结构的参数X(1)、X(2)；

(3)获取待测对象的维恩位移定律修正公式，并作为第二物理模型输入到实际温度测量系统中的单片机或PC机上；

(4)将验证后的反映能级结构参数的X(2))输入到所述第二物理模型中，实现对实际温度测量系统的校准；

(5)通过处于测温状态的实际温度测量系统中的光谱仪，测出待测对象在待测温度下的发射本领随波长λ变化的第二数字化分布谱，获得峰值波长λ_m的具体数值；

(6)将步骤(5)获得的峰值波长λ_m，输入处于测温状态的实际温度测量系统内的PC机或单片机，根据所述第二物理模型进行运算处理，获取待测对象的温度值；

(7)将待测对象的温度值通过显示器予以显示。

所述第一物理模型具体为：

在适用于理想黑体的普朗克公式中，添加X(1)、X(2)两个能级结构修正参数后形成的公式：