高温半透明介质多光谱反演测温方法研究

半透明介质材料在能源动力、航空航天等高新技术领域有广泛应用，针对于半透明介质材料温度分布测量与控制的需求，本项目拟开展基于多光谱反演的高温半透明介质温度测量方法和技术研究，为复杂测试环境下的高温半透明介质温度分布的精确测量提供完善的解决方法，研究内容包括：建立高温半透明介质光谱辐射特性的半经验数学模型；开展测温光谱优化选择研究，明确适用于半透明介质辐射测温反演的最佳多光谱应用模式；建立基于优化多光谱辐射测量的半透明介质温度分布反演方法，开展非线性不适定反问题的算法优化设计和正则化参数选取研究，实现复杂边界条件下、非散射辐射传递方向上的温度分布和辐射特性模型参数联合反演；开展辐射测温系统实验设计与实验验证研究。本项目研究工作具有重要的科学意义和工程应用前景，为辐射测温方法在典型高温领域的特殊应用提供科学指导。

本项目以高温半透明介质的关键热参数测量为研究背景，针对燃气轮机、飞行器、红外传输与探测等领域所涉及的高温热端部件，例如高温热障涂层、气凝胶热防护结构、飞行器结构前缘、红外光学窗口材料等半透明辐射介质，发展了高温辐射热物性测试方法以及基于多光谱反演的介质辐射测温方法与技术，以解决高温热环境下目标温度非接触测量的关键基础科学问题。项目主要研究进展成果如下：.1）开展了高温介质辐射热物性测试方法及技术研究，主要包括：a）高温半球向全发射率测试方法与实验技术研究，b）高温金属氧化机理及高温半透明氧化层辐射热物性规律研究；c）基于调制辐射源的高温光谱发射率测量方法研究；d）硅基/铝基气凝胶辐射传递机理与光谱辐射特性表征研究；e）红外光学材料光谱辐射特性测试方法研究。.2）开展了高温介质光谱辐射测温方法及技术研究，主要包括：a）多光谱辐射测温系统的光谱杂散光校准研究；b）强辐射热流环境下辐射温度多光谱测量方法；c）非均匀温度分布的红外光学材料辐射测温研究；d）基于多光谱反演的红外光学材料温度测量研究。 . 研究工作对非接触辐射测温理论和技术在能源动力、航空航天、先进制造等所涉及的典型高温领域的特殊应用具有重要指导意义和科学价值。研究成果已在中国航天3院、中国航天11院、中国空气动力研究与发展中心等国家重点行业领域科技机构以及国家科技工程中应用，已取得显著的社会效益。项目研究成果发表学术论文26篇，其中国际期刊SCI论文14篇，国内期刊论文3篇，国际会议论文2篇，国内会议论文7篇；申请发明专利11项。研究成果获2014年度中国计量测试学会科学技术进步奖一等奖，2013年入选教育部新世纪优秀人才支持计划、北京高等学校青年英才计划。