一種多光譜測溫儀的研製及原位發射率模型的建立

《一種多光譜測溫儀的研製及原位發射率模型的建立》是依託河南師範大學，由施德恆擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：一種多光譜測溫儀的研製及原位發射率模型的建立
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：施德恆
• 依託單位：河南師範大學

項目摘要

無論是在冶金、建材、機械、化工、能源等領域，還是在強化學浸蝕和強熱震性的各種惡劣高溫環境中，瞬態溫度的準確測量對提高產品的優質率和勞動生產效率及降低能耗等方面都有重要意義。.本項目包括四方面的研究內容：一是採用一種特別設計的調製盤對待測目標的紅外輻射進行窄波段濾光、使用三隻寬光譜回響的光電探測器研製出一台工作波長為0.8-5.0μm、能準確測量400K以上待測目標的溫度和發射率的實驗裝置；二是研究工業環境對其穩定性、靈敏度及溫度測量精度的影響，選擇適合於工業現場的抗干擾方法，研製出一台測溫範圍在400-5000K、測溫精度優於0.2%的工業樣機；三是使用該樣機原位測量多種波長下鋼、鐵等工業材料的發射率，研究這些材料的發射率隨溫度、波長變化的規律，並擬合出相應的解析關係；四是研究鋼、鐵、鋁等材料表面氧化層對測溫精度的影響，探究待測目標的紅外輻射特性及發射率隨波長、溫度變化的物理本源。

結題摘要

採用一種特別設計的調製盤對待測目標的紅外輻射進行窄波段濾光、使用三隻寬光譜回響的光電探測器研製出了一台工作波長為0.8-5.0μm、能準確測量400K 以上待測目標的溫度和發射率的實驗裝置。利用這一實驗裝置，研究了工業環境對其穩定性、靈敏度及溫度測量精度的影響，選擇了適合於工業現場的抗干擾方法，研製出了一台測溫範圍在400K以上、測溫精度優於0.2%的工業樣機；使用該樣機測量了鋼、鐵等工業材料的發射率，研究了這些材料的發射率隨溫度、波長變化的規律，並擬合出了相應的解析關係；同時還研究了鋼、鐵、鋁等材料的表面氧化層對測溫精度的影響，探究了待測目標的紅外輻射特性及發射率隨波長、溫度變化的物理本源。項目組開展了一系列的實驗研究，得到了一些有價值的結果，主要包括以下四個方面的內容： (1)以基爾霍夫定律為基礎，採用一種特別設計的調製盤對來自待測目標的紅外輻射進行窄波段濾光、使用三隻寬光譜回響的光電探測器作光接收器件以實現寬光譜接收，研製出了一台工作波長在0.8-5.0μm 內、能準確測量400K 以上待測目標的溫度和發射率的實驗裝置； (2) 研究了工業環境對實驗裝置的穩定性、靈敏度及測量精度的影響，選擇了適合於工業現場的抗干擾方法，研製出了一台重複性高、穩定性好、工作於0.8-5.0μm波長範圍內、測溫精度優於0.2%、能夠準確測量400 K 以上待測目標的溫度和發射率的工業樣機； (3) 利用工業樣機測量了鋼、鐵、鋁等幾種常見工業材料在各種溫度及波長點處的發射率。研究了某一溫度下發射率隨波長變化的關係，弄清了鋼、鐵、鋁等幾種工業材料的發射率隨波長變化的規律；探究了某一確定波長點處這幾種材料的發射率隨溫度變化的特性，總結出了發射率隨溫度變化的特點；通過建立數學模型，還擬合出了發射率隨溫度、波長變化的解析函式； (4)利用建立起的真空測量系統和本項目研製出的發射率實驗裝置，通過控制氧化速度，在實驗室中模擬了工業測量過程，研究了在各種溫度及波長點處鋼、鐵等材料表面氧化層的厚度對溫度測量精度的影響；探究了發射率隨溫度、波長變化的物理本源，弄清了鋼、鐵等幾種常見工業材料的紅外輻射特性。 另外，利用本項目的資助經費，還開展了在套用光學和光電子學領域有重要套用價值的雙原子分子電子光譜的研究工作。 執行本項目期間，在SCI源期刊上共發表了16篇論文。