发射率是材料重要的热物性参数之一,表征了物体对外进行热辐射的能力,在军事国防、材料科学以及工农业生产等诸多方面都有着重要的应用。近年来,随着红外隐身、二维材料、微结构超表面以及辐射测温等技术的快速发展,材料在不同方向的极化光谱发射率受到了越来越多的关注。相比非极化的发射率,材料的极化发射率可用于探究微结构对表面辐射特性的调控机制,研究基于极化光谱的物质识别技术,探索进一步提升辐射测温精度的新方法。因此,研究高精度的方向极化光谱发射率测量方法,建立相应的测量装置,对材料极化调制工程、表面换热计算以及辐射测温等众多领域都具有重要意义。然而,极化辐射信号比非极化辐射信号更弱,因而更难准确测量。精确测量材料方向极化光谱发射率需要有效消除背景辐射的影响、准确标定系统响应函数以及精确修正样品表面温度测量偏差。本文在国家自然科学基金“极化光谱发射率的测量及其在辐射测温技术中的应用”以及自然科学基金国家重大科研仪器研制项目“低温光谱发射率测量实验装置”的支持下,针对上述三个难题,提出了相应的解决办法,在较宽的测量波段内建立了高精度的方向极化光谱发射率测量方法和实验装置,并探究了极化辐射测量技术在辐射测温中的应用,提出了新的多角度极化光谱辐射测温方法。主要涵盖以下四部分工作:1、介绍了方向极化光谱发射率的研究背景和意义,总结了方向光谱发射率以及方向极化光谱发射率的研究现状,分析了准确测量方向极化光谱发射率面临的难题,详细研究了光谱发射率测量系统的响应函数标定方法及其所采用的表面温度测量方法。2、基于高发射率的恒温冷板提出了消除背景辐射影响的极化光谱发射率测量方法,提出了修正接触热阻的样品表面温度计算方法,建立了可控环境下4-20μm波段的高精度中红外方向极化光谱发射率测量装置。通过改进的双温黑体法标定了系统不同极化方向的光谱响应函数,并验证了响应函数的线性度。通过高纯SiC样品的测量数据与文献数据的对比验证了系统的可靠性。实验结果表明,除了与空气吸收和分束器吸收相关的波段外,在300-700℃范围内测量SiC样品的方向极化光谱发射率时,测量相对不确定度不超过4.1%。3、针对中远红外波段辐射信号弱的问题,提出了基于多温标定法的中远红外极化光谱发射率测量方法。针对大角度测量时样品温度梯度对测量结果的影响,提出了不等温测量区域温度修正方法,进一步提升极化发射率测量精度。建立了空气环境20-50μm波段中远红外方向极化光谱发射率测量装置,通过测量不同温度下SiC的极化光谱发射率数据,并将测量结果与中红外测量数据以及国际数据对比,证明了装置的可靠性。4、提出了基于最优波长选择的多角度极化光谱辐射测温新方法,通过对比不同模型的反演精度确定了最优的反演模型。利用搭建的测量装置测量了光滑SiC样品的多角度极化光谱辐射亮度,并使用所提出的方法反演了其光学常数与表面温度。通过将反演温度与一维热传导以及Christiansen辐射测温法计算得到的温度进行对比,证明了多角度极化光谱辐射测温方法的可靠性。结果表明:在最优波长下使用最优模型反演得到的样品温度偏差低于1%。