基于光譜分析法的智能光譜測(cè)溫技術(shù)研究項(xiàng)目摘要

溫度測(cè)量在國(guó)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(cè)溫是通過(guò)測(cè)量目標(biāo)的多個(gè)光譜輻亮度信息，經(jīng)理論計(jì)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(jìn)步，研制的儀器和算法可以解決一些對(duì)象（場(chǎng)合）的目標(biāo)真溫測(cè)量問(wèn)題。但是測(cè)量精度不可估計(jì)，環(huán)境影響大，某些對(duì)象不適合等問(wèn)題存在，使該技術(shù)停滯不前。本申請(qǐng)是在前期多光譜輻射測(cè)溫技術(shù)研究成果基礎(chǔ)上，進(jìn)行基于光譜分析法的智能光譜測(cè)溫技術(shù)研究，即通過(guò)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(kù)，對(duì)測(cè)量對(duì)象和環(huán)境特性進(jìn)行識(shí)別分類(lèi)和評(píng)估，再進(jìn)行目標(biāo)輻射光譜修正和補(bǔ)償，最后采用該類(lèi)專(zhuān)用的多光譜算法或光譜測(cè)溫算法得到目標(biāo)真實(shí)溫度和光譜發(fā)射率。此外，研制高速中紅外光譜測(cè)溫系統(tǒng)，在1-5μm內(nèi)進(jìn)行2nm分辨率的測(cè)量，為算法研究提供實(shí)驗(yàn)手段?？赏兄瞥鲆环N全智能的高精度輻射測(cè)溫系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)大多數(shù)目標(biāo)（場(chǎng)合）溫度和發(fā)射率的同時(shí)測(cè)量。

溫度測(cè)量在國(guó)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(cè)溫是通過(guò)測(cè)量目標(biāo)的多個(gè)光譜輻亮度信息，經(jīng)理論計(jì)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(jìn)步，研制的儀器和算法可以解決一些對(duì)象（場(chǎng)合）的目標(biāo)真溫測(cè)量問(wèn)題。但是測(cè)量精度不可估計(jì)，環(huán)境影響大，某些對(duì)象不適合等問(wèn)題存在，使該技術(shù)停滯不前。在前期多光譜輻射測(cè)溫技術(shù)研究成果基礎(chǔ)上，研制了中紅外多光譜測(cè)溫系統(tǒng)。采用光柵分光結(jié)構(gòu)將波長(zhǎng)數(shù)量擴(kuò)展至256個(gè)，解決了現(xiàn)有測(cè)溫裝置波長(zhǎng)數(shù)量較少的問(wèn)題。采用線(xiàn)陣硒化鉛探測(cè)器，將光譜范圍從近紅外波段擴(kuò)展到1-5μm的中紅外波段，測(cè)溫下限達(dá)到300℃，在不需要制冷的情況下降低了系統(tǒng)測(cè)溫下限，提高了系統(tǒng)的實(shí)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(zhǎng)標(biāo)定的精度。利用測(cè)溫系統(tǒng)和基于光譜識(shí)別的多光譜測(cè)溫方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多類(lèi)目標(biāo)的溫度測(cè)量，提高了測(cè)溫系統(tǒng)的通用性。在理論方面：（1）提出了基于光譜識(shí)別的多光譜測(cè)溫方法。在實(shí)際測(cè)試多種目標(biāo)在寬光譜、多波長(zhǎng)下的光譜發(fā)射率基礎(chǔ)上建立了五類(lèi)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(jī)的識(shí)別方法識(shí)別目標(biāo)光譜對(duì)應(yīng)的發(fā)射率模型，建立基于波長(zhǎng)優(yōu)化的多光譜測(cè)溫模型求解目標(biāo)真溫。（2）提出了基于光譜識(shí)別的特殊目標(biāo)測(cè)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(cè)并剔除光譜中的吸收帶和脈沖干擾。利用基于奇異點(diǎn)檢測(cè)和最小二乘支持向量機(jī)的特殊目標(biāo)識(shí)別方法，檢測(cè)光譜奇異點(diǎn)并對(duì)目標(biāo)光譜分段，識(shí)別每段光譜對(duì)應(yīng)的發(fā)射率模型，建立分段函數(shù)多光譜測(cè)溫模型求解目標(biāo)真溫。

《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(diǎn)，介紹了光譜分析的基本原理和特點(diǎn)、原子發(fā)射光譜的形成及分析方法，金屬材料的基本知識(shí)及鍋爐、汽輪機(jī)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(yàn)人員現(xiàn)場(chǎng)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(cè)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(lái)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(yàn)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(yàn)人員和相關(guān)管理人員使用，還可供質(zhì)量監(jiān)督、機(jī)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。