【摘 要】
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表面真实温度的精确测量在计量和航天等领域都至关重要。辐射测温是目前对高温目标进行表面温度测量的常用方法。高温目标发射率难以精确测量和复杂环境反射干扰,是辐射测温方法在实际应用中面临的两大难题。对此,本文基于双波长红外激光的主动式测温技术,在环境反射干扰和发射率未知条件下,对高温材料表面真实温度进行精确测量研究,具体开展的研究内容及主要研究成果如下:首先,基于双波长红外激光-材料光热效应,开展了主动
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表面真实温度的精确测量在计量和航天等领域都至关重要。辐射测温是目前对高温目标进行表面温度测量的常用方法。高温目标发射率难以精确测量和复杂环境反射干扰,是辐射测温方法在实际应用中面临的两大难题。对此,本文基于双波长红外激光的主动式测温技术,在环境反射干扰和发射率未知条件下,对高温材料表面真实温度进行精确测量研究,具体开展的研究内容及主要研究成果如下:首先,基于双波长红外激光-材料光热效应,开展了主动式测温模型研究。基于主动式测温仪器常数标定模型,分析了仪器常数对主动式测温的影响,分析了波长失配对主动式测温的影响,建立了波长失配下的主动式测温修正模型。其次,基于双波长红外激光的主动式测温理论模型,设计搭建了主动式测温系统。从光源波长选择和温升辐射信号探测方式等问题出发,分别设计搭建了近红外激光光源子系统和光电探测子系统。再次,进行了主动式测温系统标定实验研究。对主动式测温系统进行中心波长标定,通过光谱响应度标定验证了中心波长标定的准确性。设计搭建了仪器常数标定装置,标定样品在1173K时表面温度相对漂移优于0.02%,证明标定装置可以实现对样品稳定均匀加热。在（873～1173）K温度范围内进行重复标定实验,仪器常数相对标准偏差为0.28%。最后,进行了主动式测温实验研究。在（873～1223）K温度范围内对不同辐射特征样品进行了主动式测温实验,与参考温度平均偏差为（0.3%～0.8%）。通过设置不同环境反射干扰,进行抗干扰测温实验,主动式测温系统测温平均偏差为8.6K,与无环境反射干扰条件下测温结果水平相当。在1173K时,主动式测温系统测量高红外辐射特征样品的相对标准不确定度达到1.12%（k=2）。结果表明,主动式测温技术具备出色的免发射率测温及抗环境反射干扰测温能力。本文研究测温方法可为航空等领域高温材料表面温度高精度测量提供有效的技术支撑。
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