《前置反射式多光譜線上發射率測量技術研究》是依託哈爾濱工業大學，由張昱擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：前置反射式多光譜線上發射率測量技術研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張昱
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
材料表面的發射率是很多航空、航天工程材料和關鍵部件所必須知道的重要參數之一，因此對其測量技術和裝置的需求越來越大，測量速度、測量精度的要求也越來越高。目前，大多數的發射率測量技術和裝置都不能實現線上測量，而現有的幾種線上發射率測量方法，如輔助調製法、輔助熱源法可以滿足基本的測量要求，但需藉助輔助黑體等大型設備，且發射率測量不確定度僅為10%左右，無法滿足航空、航天等高精密的技術需求。多光譜線上發射率測量法相對較為先進，發射率測量不確定度可達5%左右，但這種方法一般需要假定發射率與波長的關係模型，當模型假設不當時，測量結果會出現很大的誤差；基於前置反射器的發射率測量方法具有很強的實用性。利用多光譜測溫儀與前置反射器相結合的辦法，研究基於神經網路的多光譜二次辨識算法，提高線上發射率測量精度，實現溫度範圍700～2000℃、光譜範圍0.4～4微米、發射率測量不確定度小於3%的測量目標。
結題摘要
材料表面的發射率(通常又稱為黑度、輻射率等)是材料表面熱輻射特性的標誌和表征物質基本性質的物理量，也是很多工程材料和關鍵部件所必須知道的重要參數之一。對於太空飛行器這類高精密設備來講，一般要求測試裝置不能與被測對象直接接觸，不允許製備試樣，不能破壞對象表面，也不能使用黑體爐等體積大的輔助裝置。因此，研究一種無損、高精度的線上發射率測量技術，不僅對太空飛行器的設計、製造起著至關重要的作用，而且對材料學科的發展以及航空、航天事業的進步都有著重要的意義。 在研究國內外線上發射率測量方法的基礎上，對各種方法的原理、裝置結構和理論模型進行研究，對多光譜神經網路算法進行改進研究，以改善算法的性能。提出新型的線上發射率測量方案。項目的主要研究工作包括如下五方面內容： （1） 分析國內外線上發射率測量方法的優缺點，嘗試利用多光譜儀與前置反射器相結合的辦法，改進現有方法，提高線上發射率測量精度，研製一套寬溫域、寬光譜、高精度的線上發射率測量裝置。 （2） 在前置反射器的設計中，最佳化前置反射器的計算模型，提高計算空腔有效發射率的算法效率，最佳化參數設計，使其更好的符合實際情況。 （3） 在算法設計中，深入研究多光譜神經網路算法，對兩種溫度模型的神經網路算法進行比較，分析兩種模型對真溫和光譜發射率的識別精度。 （4） 在算法設計中，最佳化基於神經網路亮度溫度模型的算法，採用對已辨識的樣本類型進行二次辨識的方式，提高辨識精度。 （5） 對典型材料進行實驗，分析實驗結果，找出一般規律，驗證新型的線上發射率測量方法的正確性，評價測量結果的不確定度。 全部工作按照計畫如期完成 研就成果如下： （1） 研製開發了前置反射式多光譜線上發射率測量裝置一套，實現光譜範圍0.4～4m、溫度範圍700～2000℃、線上發射率測量的標準不確定度小於3%的設計目標。 （2） 提出了基於神經網路亮度溫度模型的的二次辨識算法以及一種前置反射器空腔有效發射率估計算法。 （3） 項目執行期間共申請發明專利3項；在國內外期刊上發表論文5篇，均被SCI檢索；培養碩士研究生3人。 （4） 完善了系統設計資料，對實驗結果進行了細緻分析。
