第1章 绪论 1
1．1 辐射测温技术发展概述 1
1．2 多光谱辐射测温技术研究现状 6
1．3 本书的内容及章节安排 9
第2章 多光谱辐射测温法的理论及实验研究 10
2．1 多光谱辐射测温法数学模型的建模方法 10
2．1．1 基于检定常数的数学模型 10
2．1．2 基于亮度温度的数学模型 11
2．1．3 基于参考温度的数学模型 12
2．1．4 不同数学模型计算结果比较 13
2．2 基于固定发射率假设模型的数据处理方法 14
2．2．1 基于现有方法的发射率与波长假设模型的校验 14
2．2．1．1 线性最小二乘法 15
2．2．1．2 非线性最小二乘法 17
2．2．2 求解方程法 21
2．2．3 基于二次测量的数据处理方法 22
2．3 基于可变发射率假设模型的数据处理方法 25
2．3．1 基于自动寻阶法的数据处理方法 25
2．3．2 基于逐步回归法的数据处理方法 28
2．4 基于神经网络的数据处理方法 37
2．4．1 神经网络基本的学习机理 37
2．4．2 BP网络在多光谱测温中的应用 39
2．4．2．1 BP网络基本原理 39
2．4．2．2 网络的结构与设计 43
2．4．2．3 输入数据的设计与准备 44
2．4．2．4 检验与产品数据的设计 46
2．4．2．5 网络的初始化 47
2．4．2．6 网络的训练 48
2．4．2．7 仿真实验分析 49
2．4．2．8 随机噪声的影响 49
2．4．2．9 基于神经网络的实用的数据处理方法 52
2．5．1 实验方案设计 54
2．5 多光谱辐射测温理论的实验验证 54
2．5．2 多波长高温计有效波长的标定 55
2．5．3 实验结果分析 56
第3章 多光谱辐射测温仪器 63
3．1 典型仪器介绍 63
3．1．1 滤光片阵列分光式多波长高温计 63
3．1．2 光导纤维束分光式多波长高温计 63
3．1．3 半反半透分光式多波长测温装置 64
3．2 棱镜分光式多波长高温计研制 66
3．2．1 光学系统设计 66
3．2．1．1 取样系统 67
3．2．1．2 分光系统 68
3．2．1．3 多波长高温计光学系统设计 70
3．2．2 电路系统设计 71
3．2．2．1 系统组成框图 71
3．2．2．2 方案选择 71
3．2．2．3 指标核算 74
3．2．3 软件设计 77
3．3 棱镜分光式多波长高温计的性能测试 77
3．3．1 杂光影响 77
3．3．2 距离系数 78
3．3．3 目标尺寸影响 78
3．3．4 动态特性试验 79
3．4 6点8波长高温计研制 81
3．4．1 引言 81
3．4．2 光学系统设计 82
3．4．3 电子电路 84
3．4．3．1 前置放大电路 84
3．4．3．2 同步数据采集系统 84
3．4．4 高速、同步数据采集系统性能测量实验 85
3．4．4．1 传统有效位测量方法分析 86
3．4．4．2 拟合测量方法原理 87
3．4．4．3 测量实验 88
3．4．4．5 测量通道间的时延测量 89
3．4．4．4 信号源与待测量系统的指标关系 89
3．5 红外多光谱辐射温度计 90
3．5．1 引言 90
3．5．2 低温目标红外辐射温度计的研究现状 91
3．5．3 中红外多光谱辐射温度计系统 92
3．5．3．1 光学系统设计 92
3．5．3．2 前置级及数据采集系统 94
3．5．3．3 相干检测——锁定放大器 94
3．6．1 引言 98
3．6 精密（标准）多波段高温计 98
3．6．2 高温计的主要技术指标 99
3．6．3 光学系统设计 100
3．6．4 电气线路设计 100
3．6．5 恒温槽设计 101
第4章 多光谱辐射温度计标定技术研究 104
4．1 引言 104
4．2．2．1 误差源分析 105
4．2．2 一点标定法误差的Monte-Carlo法估计 105
4．2 基于波长函数的辐射温度计的一点标定法 105
4．2．1 一点标定法 105
4．2．2．2 Monte-Carlo法估计 106
4．2．2．3 小结 108
4．3 辐射温度计波长函数自动测量装置的研制 109
4．3．1 测量方法 109
4．3．2 测量装置 109
4．3．2．1 总体框图 109
4．3．2．2 步进电机微步驱动装置研制 110
4．3．3 测量实验及数据处理 111
4．3．3．1 单色仪输出功率MOP的测量 111
4．3．3．2 多波长高温计输出信号测量及其波长函数求定 112
4．3．4 误差分析 115
4．4 多光谱辐射温度计的标定实验 116
4．4．1 定点炉标定实验 116
4．4．2 高温黑体炉标定实验及数据分析 119
4．5 实用型金属凝固点黑体炉研制 122
第5章 多光谱测温仪的应用 125
5．1 烧蚀材料真温及发射率的多光谱法测量 125
5．1．1 引言 125
5．1．2 地面模拟烧蚀系统 126
5．1．3 烧蚀试验及数据分析 127
5．1．3．1 烧蚀试验 127
5．1．3．2 温度数据分析 128
5．1．4 小结 131
5．2 固体火箭发动机羽焰温度的多点多光谱测量 132
5．2．1 固体火箭羽焰的辐射特性研究 132
5．2．1．1 火焰辐射的特点和分类 133
5．2．1．2 固体火箭推进剂羽焰的辐射特性 134
5．2．2 测量实验与数据采集 138
5．2．2．1 推进剂药条模拟试验 138
5．2．2．2 地面搭载试验 139
5．2．2．3 6目标8波长高温计的全过程数据采集技术 141
5．2．2．4 仪器运行程序的其他相关设计 147
5．2．2．5 地面搭载试验记录结果 149
5．2．3 固体火箭发动机羽焰温度及其分布的测量结果与分析 150
5．2．3．1 理论绝热火焰温度计算 150
5．2．3．2 测量数据预处理 151
5．2．3．3 固体火箭羽焰温度的多光谱分析 152
5．2．3．4 测量结果精度分析 154
5．2．4 小结 155
附录1 F分布的理论临界值 156
附录2 实验一测量结果 157
附录3 实验二测量结果 162
附录4 试验一光谱温度 171
附录5 试验二光谱温度 172
附录6 试验一多光谱温度 174
附录7 试验二多光谱温度 175
参考文献 177