文档介绍：国内图书分类号:TK123 学校代码:10213 国际图书分类号: 密级:公开工学硕士学位论文多光谱辐射测温及半透明介质表观辐射特性硕士研究生:王存海导师:易红亮教授申请学位:工学硕士学科:工程热物理所在单位:能源科学与工程学院答辩日期:2013年7月授予学位单位:哈尔滨工业大学 Classified Index: TK123 : Dissertation for the MasterDegree in Engineering TEMPERATURE MEASUREMENT USING MULTISPECTRAL RADIATION THERMOMETRY AND THE APPARENT RADIATION CHARACTERISTICS FORSEMITRANSPARENT MEDIUM Candidate: Wang Cunhai Supervisor: Prof. Yi Hongliang Academic Degree Applied for: Masterof Engineering Speciality: Engineering Thermophysics Affiliation: Energy Science & Engineering Date of Defence: July, 2013 Degree-Conferring-Institution:Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-I- 摘要温度测量方法包括接触式测量法和非接触式测量法。直接接触式温度测量方法由于测量工具和被测物体的接触可能会改变物体表面的物理化学特性导致较大的测量误差。非接触式测量法是基于对介质表面的辐射信号的测量,通过分析介质本身属性及其温度分布和表观辐射信号的相关关系使用合理的数据处理方法反演得到其温度,这种测量方法不会对被测物体的理化性质及温度分布造成影响,因此能够得到很高的测量精度。半透明内部温度很难通过直接接触式温度测量方法确定,一直以来存在较多困难和问题。通过数值模拟半透明介质内部的辐射传输得到并分析处理其表观辐射信号,反演得到其温度分布在一定程度上可以有效地解决这一问题。本文采用多光谱辐射测温技术,首先对热发射介质表面辐射信息进行分析, 使用最小二乘数据处理方法联合反演确定其表面温度及发射率,并得到了适用于多光谱辐射测温的最佳光谱应用模式。针对二维半透明介质使用反向蒙特卡洛法数值模拟了其内部辐射传输过程并得到其表观辐射信息并根据此信息对其温度进行了初步反演。在考虑辐射传输偏振特性的条件下针对一维半透明平板介质模型求解了其表观辐射特性。本文的主要研究内容包括: (1) 在热辐射理论基础上根据非接触温度测量原理发展了适用于多光谱辐射测温技术的数据处理方法:求解改进的最小二乘线性方程组法和最小二乘曲线回归拟合法。处理采用数值方法得到的具有不同发射率模型的热发射表面的测量辐射力,反演得到其温度和发射率,对比反演温度和真实温度进行了误差分析,得到了适用于多光谱辐射测温的最佳光谱应用模式。(2) 针对二维半透明介质辐射传输物理模型,推求其表观光谱辐射信号的反向蒙特卡洛法。跟踪统计介质内光束的传播过程得到其表观光谱辐射信息, 根据检测到的光谱辐射信号采用曲线拟合的方法反演得到半透明介质温度并与真实温度对比进行误差分析。(3) 建立一维半透明介质矢量蒙特卡洛模型,跟踪模拟介质内光束,求解一维半透明介质矢量表观发射特性,分析了温度分布、光学厚度、散射反照率及折射率分布的影响。关键词:半透明介质;多光谱辐射测温;蒙特卡洛法;最小二乘;矢量表观发射哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-II- Abstract Temperature measurement includes contact measuring directly and the noncontact method. At present, the thermocouple or other types of contact thermometers are very commonly used to measure the surface temperature in engineering applications. It can be convenient and efficient under many simple situations. However, in some process, contact temperatu