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第1章 绪论1

1．1 辐射测温技术发展概述1

1．2 多光谱辐射测温技术研究现状6

1．3 本书的内容及章节安排9

第2章 多光谱辐射测温法的理论及实验研究10

2．1 多光谱辐射测温法数学模型的建模方法10

2．1．1 基于检定常数的数学模型10

2．1．2 基于亮度温度的数学模型11

2．1．3 基于参考温度的数学模型12

2．1．4 不同数学模型计算结果比较13

2．2 基于固定发射率假设模型的数据处理方法14

2．2．1 基于现有方法的发射率与波长假设模型的校验14

2．2．1．1 线性最小二乘法15

2．2．1．2 非线性最小二乘法17

2．2．2 求解方程法21

2．2．3 基于二次测量的数据处理方法22

2．3 基于可变发射率假设模型的数据处理方法25

2．3．1 基于自动寻阶法的数据处理方法25

2．3．2 基于逐步回归法的数据处理方法28

2．4 基于神经网络的数据处理方法37

2．4．1 神经网络基本的学习机理37

2．4．2 BP网络在多光谱测温中的应用39

2．4．2．1 BP网络基本原理39

2．4．2．2 网络的结构与设计43

2．4．2．3 输入数据的设计与准备44

2．4．2．4 检验与产品数据的设计46

2．4．2．5 网络的初始化47

2．4．2．6 网络的训练48

2．4．2．7 仿真实验分析49

2．4．2．8 随机噪声的影响49

2．4．2．9 基于神经网络的实用的数据处理方法52

2．5．1 实验方案设计54

2．5 多光谱辐射测温理论的实验验证54

2．5．2 多波长高温计有效波长的标定55

2．5．3 实验结果分析56

第3章 多光谱辐射测温仪器63

3．1 典型仪器介绍63

3．1．1 滤光片阵列分光式多波长高温计63

3．1．2 光导纤维束分光式多波长高温计63

3．1．3 半反半透分光式多波长测温装置64

3．2 棱镜分光式多波长高温计研制66

3．2．1 光学系统设计66

3．2．1．1 取样系统67

3．2．1．2 分光系统68

3．2．1．3 多波长高温计光学系统设计70

3．2．2 电路系统设计71

3．2．2．1 系统组成框图71

3．2．2．2 方案选择71

3．2．2．3 指标核算74

3．2．3 软件设计77

3．3 棱镜分光式多波长高温计的性能测试77

3．3．1 杂光影响77

3．3．2 距离系数78

3．3．3 目标尺寸影响78

3．3．4 动态特性试验79

3．4 6点8波长高温计研制81

3．4．1 引言81

3．4．2 光学系统设计82

3．4．3 电子电路84

3．4．3．1 前置放大电路84

3．4．3．2 同步数据采集系统84

3．4．4 高速、同步数据采集系统性能测量实验85

3．4．4．1 传统有效位测量方法分析86

3．4．4．2 拟合测量方法原理87

3．4．4．3 测量实验88

3．4．4．5 测量通道间的时延测量89

3．4．4．4 信号源与待测量系统的指标关系89

3．5 红外多光谱辐射温度计90

3．5．1 引言90

3．5．2 低温目标红外辐射温度计的研究现状91

3．5．3 中红外多光谱辐射温度计系统92

3．5．3．1 光学系统设计92

3．5．3．2 前置级及数据采集系统94

3．5．3．3 相干检测——锁定放大器94

3．6．1 引言98

3．6 精密（标准）多波段高温计98

3．6．2 高温计的主要技术指标99

3．6．3 光学系统设计100

3．6．4 电气线路设计100

3．6．5 恒温槽设计101

第4章 多光谱辐射温度计标定技术研究104

4．1 引言104

4．2．2．1 误差源分析105

4．2．2 一点标定法误差的Monte-Carlo法估计105

4．2 基于波长函数的辐射温度计的一点标定法105

4．2．1 一点标定法105

4．2．2．2 Monte-Carlo法估计106

4．2．2．3 小结108

4．3 辐射温度计波长函数自动测量装置的研制109

4．3．1 测量方法109

4．3．2 测量装置109

4．3．2．1 总体框图109

4．3．2．2 步进电机微步驱动装置研制110

4．3．3 测量实验及数据处理111

4．3．3．1 单色仪输出功率MOP的测量111

4．3．3．2 多波长高温计输出信号测量及其波长函数求定112

4．3．4 误差分析115

4．4 多光谱辐射温度计的标定实验116

4．4．1 定点炉标定实验116

4．4．2 高温黑体炉标定实验及数据分析119

4．5 实用型金属凝固点黑体炉研制122

第5章 多光谱测温仪的应用125

5．1 烧蚀材料真温及发射率的多光谱法测量125

5．1．1 引言125

5．1．2 地面模拟烧蚀系统126

5．1．3 烧蚀试验及数据分析127

5．1．3．1 烧蚀试验127

5．1．3．2 温度数据分析128

5．1．4 小结131

5．2 固体火箭发动机羽焰温度的多点多光谱测量132

5．2．1 固体火箭羽焰的辐射特性研究132

5．2．1．1 火焰辐射的特点和分类133

5．2．1．2 固体火箭推进剂羽焰的辐射特性134

5．2．2 测量实验与数据采集138

5．2．2．1 推进剂药条模拟试验138

5．2．2．2 地面搭载试验139

5．2．2．3 6目标8波长高温计的全过程数据采集技术141

5．2．2．4 仪器运行程序的其他相关设计147

5．2．2．5 地面搭载试验记录结果149

5．2．3 固体火箭发动机羽焰温度及其分布的测量结果与分析150

5．2．3．1 理论绝热火焰温度计算150

5．2．3．2 测量数据预处理151

5．2．3．3 固体火箭羽焰温度的多光谱分析152

5．2．3．4 测量结果精度分析154

5．2．4 小结155

附录1 F分布的理论临界值156

附录2 实验一测量结果157

附录3 实验二测量结果162

附录4 试验一光谱温度171

附录5 试验二光谱温度172

附录6 试验一多光谱温度174

附录7 试验二多光谱温度175

参考文献177