基于参考温度的多目标极小值优化原理的多光谱真温反演

张福才， 刘允刚， 孙晓刚

1. 陕西科技大学电气与控制工程学院， 陕西 西安 710021 2. 哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院， 黑龙江 哈尔滨 150001

引 言

近些年来， 多光谱光学高温计已经成为高温辐射领域中重要的测量工具[1]。 如何准确可靠地求解出光谱发射率仍然是多光谱测温核心问题， 关于光谱发射率的求解主要以下三种方案： 波长假设模型， 采用光谱发射率与波长之间建立模型来实现真温和光谱发射率反演的方法是目前国内外最常用的方法， 1976年， Svet将光谱发射率和波长之间建立数学模型， 采用含有波长的多项式近似代替未知的光谱发射率， 当方程组处于超定或正定状态时， 可以实现对方程组的求解， 此种方案可以反演出真温和光谱发射率[2]。 经过几十年的发展， 2013年， Rodiet等采用最小二乘法对多光谱辐射温度测量法中的波长的选取进行了优化， 实验中波长采用近红外波段， 波长范围为1.5～5.5 μm， 实现了573～673 K温度的测量[3]。 2015年， 邵艳明等对炼钢过程进行了深入研究， 采用最小二乘法， 利用光谱仪测量得到的光谱信息对转炉炉口火焰温度进行了测量与分析[4]。 同一年， Zhang采用维恩公式代替普朗克公式， 假设某一温度下光谱发射率与波长之间存在线性或非线性关系， 提出光谱识别法的多光谱真温反演算法， 实现了中红外波段真温的反演[5]。 2018年， 杨艺帆等针对辐射测温中未知数大于方程个数的这一客观事实， 假设测量对象的光谱发射率具有缓变的特性， 因此相邻波长处的光谱发射率近似相等， 从而减少了未知数的个数， 实现了真温和光谱发射率的反演[6]。……