基于光譜分析法的智能光譜測溫技術(shù)研究

溫度測量在國防、軍事及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域中具有十分重要的作用。多光譜輻射測溫是通過測量目標(biāo)的多個光譜輻亮度信息，經(jīng)理論計算得到目標(biāo)溫度和發(fā)射率，經(jīng)20多年發(fā)展取得了較大進步，研制的儀器和算法可以解決一些對象（場合）的目標(biāo)真溫測量問題。但是測量精度不可估計，環(huán)境影響大，某些對象不適合等問題存在，使該技術(shù)停滯不前。在前期多光譜輻射測溫技術(shù)研究成果基礎(chǔ)上，研制了中紅外多光譜測溫系統(tǒng)。采用光柵分光結(jié)構(gòu)將波長數(shù)量擴展至256個，解決了現(xiàn)有測溫裝置波長數(shù)量較少的問題。采用線陣硒化鉛探測器，將光譜范圍從近紅外波段擴展到1-5μm的中紅外波段，測溫下限達到300℃，在不需要制冷的情況下降低了系統(tǒng)測溫下限，提高了系統(tǒng)的實用性。提出基于連續(xù)光譜光源的單色儀標(biāo)定方法，提高了波長標(biāo)定的精度。利用測溫系統(tǒng)和基于光譜識別的多光譜測溫方法，實現(xiàn)了對多類目標(biāo)的溫度測量，提高了測溫系統(tǒng)的通用性。在理論方面：（1）提出了基于光譜識別的多光譜測溫方法。在實際測試多種目標(biāo)在寬光譜、多波長下的光譜發(fā)射率基礎(chǔ)上建立了五類發(fā)射率模型。采用主成分分析方法提取光譜的幅度特征和形狀特征，利用基于最小二乘支持向量機的識別方法識別目標(biāo)光譜對應(yīng)的發(fā)射率模型，建立基于波長優(yōu)化的多光譜測溫模型求解目標(biāo)真溫。（2）提出了基于光譜識別的特殊目標(biāo)測溫方法。建立了分段函數(shù)發(fā)射率模型。采用小波分析方法檢測并剔除光譜中的吸收帶和脈沖干擾。利用基于奇異點檢測和最小二乘支持向量機的特殊目標(biāo)識別方法，檢測光譜奇異點并對目標(biāo)光譜分段，識別每段光譜對應(yīng)的發(fā)射率模型，建立分段函數(shù)多光譜測溫模型求解目標(biāo)真溫。

溫度測量在國防、軍事及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域中具有十分重要的作用。多光譜輻射測溫是通過測量目標(biāo)的多個光譜輻亮度信息，經(jīng)理論計算得到目標(biāo)溫度和發(fā)射率，經(jīng)20多年發(fā)展取得了較大進步，研制的儀器和算法可以解決一些對象（場合）的目標(biāo)真溫測量問題。但是測量精度不可估計，環(huán)境影響大，某些對象不適合等問題存在，使該技術(shù)停滯不前。本申請是在前期多光譜輻射測溫技術(shù)研究成果基礎(chǔ)上，進行基于光譜分析法的智能光譜測溫技術(shù)研究，即通過目標(biāo)輻射、環(huán)境特性的光譜分析，結(jié)合目標(biāo)特性和環(huán)境數(shù)據(jù)庫，對測量對象和環(huán)境特性進行識別分類和評估，再進行目標(biāo)輻射光譜修正和補償，最后采用該類專用的多光譜算法或光譜測溫算法得到目標(biāo)真實溫度和光譜發(fā)射率。此外，研制高速中紅外光譜測溫系統(tǒng)，在1-5μm內(nèi)進行2nm分辨率的測量，為算法研究提供實驗手段。可望研制出一種全智能的高精度輻射測溫系統(tǒng)，實現(xiàn)大多數(shù)目標(biāo)（場合）溫度和發(fā)射率的同時測量。

《電站金屬材料光譜分析》根據(jù)電站金屬材料及合金的特點，介紹了光譜分析的基本原理和特點、原子發(fā)射光譜的形成及分析方法，金屬材料的基本知識及鍋爐、汽輪機主要部件用鋼等，最后所附的光譜彩色圖譜可作為光譜檢驗人員現(xiàn)場分析的重要參考資料。光譜分析是利用特征光譜研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)或測定物質(zhì)化學(xué)成分的方法，是一種古老的分析手段，隨著儀器和分析方法的完善，其應(yīng)用越來越廣泛。

《電站金屬材料光譜分析》可作為電力工業(yè)理化檢驗人員資格考核的光譜分析培訓(xùn)教材，可供電力行業(yè)光譜檢驗人員和相關(guān)管理人員使用，還可供質(zhì)量監(jiān)督、機械、石油、化工、冶金、煤炭及其他有關(guān)行業(yè)技術(shù)人員參考。