专利名称：一种四波段高温测量装置及方法
技术领域：
本发明属于温度测量技术，涉及高温物体表面的非接触测量的一种四波段高温测 量装置及方法。
背景技术：
传统的辐射测温方法包括亮度温度测量方法、比色温度测量方法和全(部分)辐 射温度测量方法等，这些方法测得的不是物体的真实温度，只是分别为亮度温度、颜色温度 及辐射温度等表观温度。要想准确测量物体的真实温度，必须知道被测物体的材料发射率 (黑度系数)。但是，物体的材料发射率不仅与物体的组份，其表面状态及测量波长有关，还 与其温度有关，因此很难直接测量物体的真实温度。近年来发展的多光谱温度测量技术，目的在于解决物体的真温测量问题。即在一 个仪器中制成多个光谱通道，利用被测对象在多个光谱(波段)下的辐射能量信息，经数据 处理而得到物体的表面温度。该方法不需辅助设备和附加信息，对被测对象亦无特殊要求， 因而特别适合于高温、甚高温目标的真温测量。但是，多光谱高温测量方法的研究内容多注重于如何找到一种普适方法，能够用 多光谱测量方法实现对不同材料、不同光谱发射率对象的测量。为了得到足够的信息，需要 较多的光谱通道，而探测器能够响应的光谱范围大小是恒定的，因此导致每通道的光谱范 围窄，输出信号微弱，进而导致仪器的灵敏度和准确度降低。有研究结果表明，这种影响会 大大削弱多光谱测量的优势，有些情况下测量准确度甚至会低于比色测温仪。

发明内容
本发明的目的是提出一种能够解决高温物体表面温度测量问题，减小甚至消除材 料发射率的影响，提高仪器的灵敏度和测量的准确度的四波段高温测量装置及方法。本发明的技术解决方案是，四波段高温测量装置包括光学系统和数据采集处理单 元两部分，光学系统由三个半反半透镜、四个聚焦透镜、四个滤光片和四个光电探测器组成 四波段光通路，聚焦物镜接收被测目标发射的辐射能量后经两个消杂散光光阑耦合至光 纤，从光纤出射经准直透镜准直为平行光，经过一个半反半透棱镜被分成二份光，该二份光 分别经过另外二个半反半透棱镜被分为基本相等的四份光，四份光分别通过四个光通路上 的宽带滤光片得到四路带宽大于50nm的宽波段，经聚焦透镜聚焦至光电探测器中；数据采 集处理单元包括数据采集单元、信号调理单元、数据处理单元、显示及输出单元，光电探测 器转换为电信号输入数据采集单元，经过信号调理单元、数据处理单元处理后得到被测温 度经显示及输出单元显示输出。所述的三个半反半透镜采用等分型宽带立方体分光棱镜。所述的聚焦物镜采用双胶合消色差透镜。所述的四个光电探测器采用集光电二极管和电流/电压转换放大器于一体的光 电集成器件。
高温测量的方法是，采用的四个测量波段均在SOOnm IlOOnm的近红外波段范围 内，且每个测量波段均采用带宽大于50nm的宽波段，(一)使用参考黑体辐射源标定四波
权利要求
1.一种四波段高温测量装置，其特征在于，装置包括光学系统和数据采集处理单元两 部分，光学系统由三个半反半透镜、四个聚焦透镜、四个滤光片和四个光电探测器组成四波 段光通路，聚焦物镜( 接收被测目标(1)发射的辐射能量后经两个消杂散光光阑耦合至 光纤(3)，从光纤(3)出射经准直透镜(4)准直为平行光，经过一个半反半透棱镜( 被分 成二份光，该二份光分别经过另外二个半反半透棱镜被分为基本相等的四份光，四份光分 别通过四个光通路上的宽带滤光片(6)得到四路带宽大于50nm的宽波段，经聚焦透镜(7) 聚焦至光电探测器(8)中；数据采集处理单元包括数据采集单元、信号调理单元、数据处理 单元、显示及输出单元，光电探测器(8)转换为电信号输入数据采集单元，经过信号调理单 元、数据处理单元处理后得到被测温度，经显示及输出单元显示输出。
2.根据权利要求1所述的四波段高温测量装置，其特征在于，所述的三个半反半透镜 采用等分型宽带立方体分光棱镜。
3.根据权利要求1所述的四波段高温测量装置，其特征在于，所述的聚焦物镜采用双 胶合消色差透镜。
4.根据权利要求1所述的四波段高温测量装置，其特征在于，所述的四个光电探测器 采用集光电二极管和电流/电压转换放大器于一体的光电集成器件。
5.一种采用权利要求1所述四波段高温测量装置进行高温测量的方法，其特征在于， 采用的四个测量波段均在SOOnm 1 IOOnm的近红外波段范围内，且每个测量波段均采用带 宽大于50nm的宽波段，(一)使用参考黑体辐射源标定四波段高温测量装置的有效波长，
全文摘要
本发明公开了一种四波段高温测量方法，这种方法采用的四个测量波段均在800nm～1100nm的近红外波段范围内，且每个测量波段均采用带宽大于50nm的宽波段，使用参考黑体辐射源标定其有效波长，使用参考温度法对温度进行标定。并根据这种测量方法研制了四波段高温测量装置，包括聚焦物镜，传输光纤，三个半反半透镜、四个聚焦透镜、四个滤光片和四个光电探测器和数据处理单元。本发明的技术方案适用于高温表面温度的测量，可以消除或减小材料表面发射率的影响，具有测量准确度高的特点；同时该方案也可有效减小测量距离、环境温度的影响，有很好的环境适应性，在高温测量领域有很好的应用前景。
文档编号G01J5/10GK102080990SQ20101056640
公开日2011年6月1日 申请日期2010年12月1日 优先权日2010年12月1日
发明者张学聪, 杨永军, 王中宇, 蔡静 申请人:中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所