两相流实验智能化升级及教学研究

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作者 李辉 吕卓然 +3 位作者 符泰然 霍雨佳 许兆峰 陆规 《实验技术与管理》 北大核心 2025年第3期174-180,共7页

两相流热工参数测量是能源动力学科一项重要的教学内容,可视化实验系统能够帮助学生直观认识两相流基本现象、流型及其演化规律,在流体力学、传热学及多相流教学中具有重要作用。该文根据两相流实验教学需求,结合最新的人工智能及数字... 两相流热工参数测量是能源动力学科一项重要的教学内容,可视化实验系统能够帮助学生直观认识两相流基本现象、流型及其演化规律,在流体力学、传热学及多相流教学中具有重要作用。该文根据两相流实验教学需求,结合最新的人工智能及数字孪生技术,在原先开发的数字化两相流流型演示实验系统基础上做了智能化升级,采用小波分析和灰度直方图分析两种特征向量提取方法,以及特征向量法及卷积神经网络直接图像识别法这两种智能算法用于识别两相流流型,拓展了实验台功能,丰富了教学内容,实现了多学科交叉融合。该文开发的基于人工智能算法的流型识别方法,也为目前两相流含气率测量无法兼顾精度和效率的瓶颈问题提出了新的解决思路。 展开更多

关键词 气液两相流 流型识别 含气率 人工神经网络 特征提取

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辐射测温中光谱发射率的表征描述 被引量：15

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作者 符泰然 程晓舫 +1 位作者 钟茂华 杨臧健 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期1-5,共5页

实际物体的光谱发射率表现复杂,给辐射测温的深入研究和实际应用带来了很多困难和不确定性,发射率问题即成为了辐射测温研究中的关键点。文章基于光谱发射率的泰勒多项式展开、波长的无量纲参数、弯曲度指数等分析,描述了谱色测温法中... 实际物体的光谱发射率表现复杂,给辐射测温的深入研究和实际应用带来了很多困难和不确定性,发射率问题即成为了辐射测温研究中的关键点。文章基于光谱发射率的泰勒多项式展开、波长的无量纲参数、弯曲度指数等分析,描述了谱色测温法中光谱发射率的数学表征,建立了窄波段内的光谱发射率通用函数形式。并通过对不同温度下几种金属的实际光谱发射率进行拟合分析,对此给予了实验上的验证,表明了所提出光谱发射率模型具有应用的适用性,该模型是谱色测温方法应用研究的基础。 展开更多

关键词 辐射测温 光谱发射率 温度 谱色测温

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基于彩色CCD测量火焰温度场的算法误差分析 被引量：11

3

作者 符泰然 杨臧健 程晓舫 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第2期81-86,共6页

电荷耦合器件(charge coupled device,CCD)成像技术在火焰温度场测量中有广泛的应用,讨论基于CCD测量火焰温度场的反演计算误差。彩色CCD的三基色波段响应输出往往被简化为3个单色波长输出,并通过黑体实验或具体的CCD光谱响应函数标定... 电荷耦合器件(charge coupled device,CCD)成像技术在火焰温度场测量中有广泛的应用,讨论基于CCD测量火焰温度场的反演计算误差。彩色CCD的三基色波段响应输出往往被简化为3个单色波长输出,并通过黑体实验或具体的CCD光谱响应函数标定简化引起的偏差,然而标定处理不能保障3个基色波长假设在非灰性介质测量中的准确性。因此,以具有特定发射率表现的火焰诊断温度场测量为例,通过数值模拟计算,定量分析计算温度和发射率参数的相对误差分布规律。结果表明,发射率参数的计算相对误差要远远大于温度的相对误差。结论有利于采用CCD成像技术进行火焰温度场测量的计算准确性的改善。 展开更多

关键词 温度 发射率 双色测温法 火焰温度场 电荷耦合器件 误差

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三波长温度测量方法 被引量：8

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作者 符泰然 程晓舫 +1 位作者 陆少松 王安全 《计量学报》 CSCD 北大核心 2004年第2期123-126,共4页

对短波段内的发射率函数建立了一种普适性模型,这种普适性发射率模型只需选择三个波长即可构造封闭的温度测量方程,解决了辐射测温中温度与发射率相互耦合的问题,从而实现了实际温度的准确测量。在测量数据处理上,采用分量形式,消除了... 对短波段内的发射率函数建立了一种普适性模型,这种普适性发射率模型只需选择三个波长即可构造封闭的温度测量方程,解决了辐射测温中温度与发射率相互耦合的问题,从而实现了实际温度的准确测量。在测量数据处理上,采用分量形式,消除了测量光学系统的影响,使其无需标定且计算简单。 展开更多

关键词 计量学 温度测量 辐射 波长 发射率

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谱色测温法的温度场分区讨论 被引量：5

5

作者 符泰然 程晓舫 +1 位作者 钟茂华 杨臧健 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2006年第12期2166-2168,共3页

谱色测温法是该课题组提出的一种新的辐射测温法。针对可探测的温度区间,通过辐射光谱耦合信息的分析,考察了区间内所有温度点都能同时被失真测量的必要条件;对于不满足该条件的测量,提出了温度场分区的概念,描述了温度场分区的步骤,并... 谱色测温法是该课题组提出的一种新的辐射测温法。针对可探测的温度区间,通过辐射光谱耦合信息的分析,考察了区间内所有温度点都能同时被失真测量的必要条件;对于不满足该条件的测量,提出了温度场分区的概念,描述了温度场分区的步骤,并给出了相应的数值模拟结果。研究结果将对谱色测温法的应用具有指导意义。 展开更多

关键词 谱色测温法 辐射测温 温度 发射率 温度场分区

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三波长测温中波长选取原则的理论分析 被引量：3

6

作者 符泰然 程晓舫 +1 位作者 范学良 丁金磊 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期166-170,共5页

建立了在窄波段内具有普适性的无量纲化线性发射率模型,对基于此模型而提出三波长温度测量法,着重说明了三波长法适用的测量条件以及3个测量波长的选取原则。在波长选取原则的理论分析中,通过优化分析,依据由测量坐标而引出的等温线的概... 建立了在窄波段内具有普适性的无量纲化线性发射率模型,对基于此模型而提出三波长温度测量法,着重说明了三波长法适用的测量条件以及3个测量波长的选取原则。在波长选取原则的理论分析中,通过优化分析,依据由测量坐标而引出的等温线的概念,提出了两种理想测量的波长优化准则,从而为该方法的技术实现提供了重要的理论指导,同时该准则的优化思想也适用于多波长法的波长选取。 展开更多

关键词 三波长 中波 多波长 选取原则 波段 优化准则 无量纲化 线性 测量条件 等温线

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基于波段带宽的谱段测温法的测温范围分析 被引量：3

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作者 符泰然 程晓舫 +1 位作者 钟茂华 杨臧健 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2008年第9期1994-1997,共4页

基于窄波段内普适性的线性发射率模型,将三波长(单色)辐射温度测量拓展到谱段辐射温度测量。在谱段测量中,为实现非失真的有效测量,文中结合传感器的动态范围及最低灵敏度等特性参数,考虑多路信号的耦合关系,讨论了有效温度测量的相应... 基于窄波段内普适性的线性发射率模型,将三波长(单色)辐射温度测量拓展到谱段辐射温度测量。在谱段测量中,为实现非失真的有效测量,文中结合传感器的动态范围及最低灵敏度等特性参数,考虑多路信号的耦合关系,讨论了有效温度测量的相应限制条件。从而针对具有已知辐射物性的被测物体,通过数值模拟给出谱段测温的有效测温范围相对于传感器的波段带宽的变化趋势。理论上明确了实现有效温度范围测量对传感器的波段带宽的要求。文章分析将为辐射传感器的设计提供必要的理论指导。 展开更多

关键词 谱段测温法 温度 发射率 带宽 半宽度 测温范围

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基于辐射光谱的相关色温与热力学温度相关性分析 被引量：3

8

作者 符泰然 程晓舫 +1 位作者 钟茂华 杨臧健 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2006年第11期1984-1987,共4页

(相关)色温是色度学中用以描述物体色度特性的物理量,与基于谱色测温法而得到的热力学温度之间是存在差异的。对于可见光波段内具有单调发射率的连续辐射光源,通过辐射光谱的分析,建立(相关)色温与热力学温度之间的数学关联是可行的,因... (相关)色温是色度学中用以描述物体色度特性的物理量,与基于谱色测温法而得到的热力学温度之间是存在差异的。对于可见光波段内具有单调发射率的连续辐射光源,通过辐射光谱的分析,建立(相关)色温与热力学温度之间的数学关联是可行的,因而,它们之间的相关性温差与发射率模型变量的变化规律在文章中给予了详细的理论分析,并给出了相应的数值模拟结果。文章的理论与数值分析讨论将为色温计成为测温计做出更充足的理论准备。 展开更多

关键词 热力学温度 谱色测温法 颜色 色温 相关色温

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基于波段带宽的谱段测温的优化测量分析 被引量：3

9

作者 符泰然 程晓舫 +1 位作者 范学良 丁金磊 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2005年第10期1548-1551,共4页

基于窄波段内普适性的线性发射率模型,采用具有Gauss分布的传感器设计,将三波长(单色)辐射温度测量拓展到三波段(谱段)辐射温度测量,提出了使测量具有最佳温度分辨精度的优化准则。讨论优化测量的主要方式是通过改变Gauss分布的半宽度,... 基于窄波段内普适性的线性发射率模型,采用具有Gauss分布的传感器设计,将三波长(单色)辐射温度测量拓展到三波段(谱段)辐射温度测量,提出了使测量具有最佳温度分辨精度的优化准则。讨论优化测量的主要方式是通过改变Gauss分布的半宽度,实现从单色测量到谱段测量的逐渐递进,因而优化分析从传统的分析波长选择上,过渡到分析波段带宽的选择上。对于特定的辐射情形,依据优化准则,数值模拟结果给出了最佳温度分辨精度的波段带宽(即Gauss分布半宽度)分布。最优半宽度的分析表明,单色辐射测量往往并非是最优测量,文章的分析将给辐射优化测量提供重要的理论指导。 展开更多

关键词 谱段测温 Planck定律 Gauss分布 半宽度 优化分析

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大空间中热隐患的可视化监测 被引量：2

10

作者 符泰然 程晓舫 钟茂华 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 2006年第2期141-144,共4页

在无人值守的情形下，实现对大型建筑空间内发热物体、火灾等热隐患的智能监测是非常必要的，笔者基于已有的研究成果，讨论了大空间热隐患监测中，高温目标的可视化甄别和温度场的可视化测量原理。利用CCD（电荷耦合器件）的近红外响... 在无人值守的情形下，实现对大型建筑空间内发热物体、火灾等热隐患的智能监测是非常必要的，笔者基于已有的研究成果，讨论了大空间热隐患监测中，高温目标的可视化甄别和温度场的可视化测量原理。利用CCD（电荷耦合器件）的近红外响应特性（800～1200nm）、短波段内单调发射率函数、非相关滤色片构造和归一化数据处理模式等关键技术，使得常见的OCD图像监控设备实现了高温热隐患的非接触、可视化智能监测（即包括高温目标的可视化甄别以及温度场的可视化测量），改进的设备有望推广应用。 展开更多

关键词 热隐患 温度 发射率 电荷耦合器件(CCD) 可视化监测

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辐射测温坐标系的数学完备性分析 被引量：1

11

作者 符泰然 程晓舫 钟茂华 《计量学报》 CSCD 北大核心 2007年第z1期7-10,共4页

谱色测温法是一种无需发射率标定及空间几何标定的二维真实温度场的辐射测温法,适用对象为在测量窄波段内具有上述发射率表征的连续辐射的物体,由温度和发射率两个标尺构成的辐射测温坐标系是谱色测温法的重要特征之一.基于已有研究,对... 谱色测温法是一种无需发射率标定及空间几何标定的二维真实温度场的辐射测温法,适用对象为在测量窄波段内具有上述发射率表征的连续辐射的物体,由温度和发射率两个标尺构成的辐射测温坐标系是谱色测温法的重要特征之一.基于已有研究,对辐射测温坐标系的数学完备性进行讨论,在理论上验证了温度标尺、发射率标尺在测温坐标系中的单调连续性;并对二者进行了数值模拟,给出了一定测量条件下的辐射测温坐标系的理论分布,定量地分析了测量标尺的分布规律.这些理论与数值模拟工作可为测温坐标系在辐射测温中的应用提供必要的理论依据. 展开更多

关键词 计量学 辐射测温 发射率 测温坐标系 数学完备性

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辐射测温区域的界定分析

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作者 符泰然 程晓舫 钟茂华 《中国工程科学》 2008年第7期73-76,共4页

文章讨论了谱色测温系统研究中，基于测温坐标系的辐射测温区域的界定问题。以线性发射率模型以及改进的单调发射率模型为基础，通过测温坐标系标尺的考察，分析了不同光谱发射率模型下的辐射测温坐标系所限定的辐射测温有效区域的规律... 文章讨论了谱色测温系统研究中，基于测温坐标系的辐射测温区域的界定问题。以线性发射率模型以及改进的单调发射率模型为基础，通过测温坐标系标尺的考察，分析了不同光谱发射率模型下的辐射测温坐标系所限定的辐射测温有效区域的规律特征；以实际应用中特定的谱色测温仪器为例，给出该仪器适用的辐射测温的理论区域，并用黑体实验进行了验证。 展开更多

关键词 温度发射率 辐射测温 测温坐标系

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深埋岛式地铁车站站台火灾时烟气蔓延数值分析 被引量：39

13

作者 史聪灵 钟茂华 +3 位作者 涂旭炜 邓云峰 符泰然 何理 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 2006年第3期17-22,共6页

随着我国地铁的发展,未来部分地铁的发展空间属于埋深较大,经过老城区时须穿越大片房屋桩基,地质条件复杂,施工难度大,工程实施上线路和车站均需要较大的埋深。因此,深入开展深埋地铁站点火灾安全研究有助于地铁安全管理工作。笔者针对... 随着我国地铁的发展,未来部分地铁的发展空间属于埋深较大,经过老城区时须穿越大片房屋桩基,地质条件复杂,施工难度大,工程实施上线路和车站均需要较大的埋深。因此,深入开展深埋地铁站点火灾安全研究有助于地铁安全管理工作。笔者针对地铁深埋岛式站台火灾,利用数值模拟方法,研究深埋岛式站点内烟气横向流动和不同站层间的烟气纵向蔓延规律。分析烟气在隧道、站台及站厅内蔓延时烟气温度、有毒气体浓度、可见度等特征参数的分布情况;同时探讨了火灾时深埋岛式站点内有效的气流组织形式,隧道排烟系统的运行模式。所获的研究结论有助于同类型的地铁车站的设计和运营管理。 展开更多

关键词 地铁车站 站台火灾 烟气蔓延 数值模拟 气流组织

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深埋岛式地铁车站突发事件时人员疏散模拟研究 被引量：23

14

作者 钟茂华 史聪灵 +2 位作者 涂旭炜 符泰然 何理 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 2007年第8期20-25,共6页

在地铁安全性分析中,人员安全疏散是一个关键的考核指标。笔者首先介绍基于规范的人员疏散设计、基于火灾工程学的性能化人员疏散设计思路及计算方法;以某市轨道交通S号线深埋车站为系统原型,通过人员疏散动力学模型对深埋车站的人员疏... 在地铁安全性分析中,人员安全疏散是一个关键的考核指标。笔者首先介绍基于规范的人员疏散设计、基于火灾工程学的性能化人员疏散设计思路及计算方法;以某市轨道交通S号线深埋车站为系统原型,通过人员疏散动力学模型对深埋车站的人员疏散过程(1 200人)进行计算机模拟;研究突发事件时,深埋站点内人员能否安全疏散。 展开更多

关键词 人员疏散 地铁车站 深埋 突发事件 模拟分析

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深埋地铁岛式站点火灾模型实验研究(1)——实验设计 被引量：38

15

作者 钟茂华 史聪灵 +3 位作者 涂旭炜 符泰然 何理 厉培德 《中国安全生产科学技术》 CAS 2006年第1期3-9,共7页

随着我国城市轨道交通的发展,地铁深埋站点将越来越多。深埋地铁站点及区间隧道消防安全是深埋站点设计的一个急需解决的科学难题,本文及后续文章将介绍笔者对深埋地铁站点的火灾模型实验研究进展,主要对模型实验的设计、车站站台公共... 随着我国城市轨道交通的发展,地铁深埋站点将越来越多。深埋地铁站点及区间隧道消防安全是深埋站点设计的一个急需解决的科学难题,本文及后续文章将介绍笔者对深埋地铁站点的火灾模型实验研究进展,主要对模型实验的设计、车站站台公共区大系统、轨顶排烟系统、轨底排烟系统、区间隧道排烟系统、测量系统设计等进行介绍。 展开更多

关键词 深埋车站 火灾 模型实验 设计

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深埋地铁岛式站点火灾模型实验研究(2)——列车火灾 被引量：34

16

作者 史聪灵 钟茂华 +3 位作者 涂旭炜 符泰然 何理 厉培德 《中国安全生产科学技术》 CAS 2006年第2期14-18,共5页

列车停靠站台时一旦发生火灾,火灾烟气将向站台和区间隧道空间蔓延。尤其对于深埋地铁车站,如何控制车站列车火灾是地铁设计过程中必需解决的科学问题之一。这里,笔者利用深埋地铁车站模型实验台研究了列车停靠在站台时发生火灾情况下,... 列车停靠站台时一旦发生火灾,火灾烟气将向站台和区间隧道空间蔓延。尤其对于深埋地铁车站,如何控制车站列车火灾是地铁设计过程中必需解决的科学问题之一。这里,笔者利用深埋地铁车站模型实验台研究了列车停靠在站台时发生火灾情况下,火灾烟气蔓延规律,分析了火灾烟气有效控制方案,研究结果有利于火灾时深埋车站排烟模式的选择。 展开更多

关键词 深埋车站 列车火灾 模型实验 分析

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利用吸收光谱确定叶绿素a和b的颜色 被引量：14

17

作者 董金一 程晓舫 +2 位作者 符泰然 丁金磊 范学良 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期141-144,共4页

叶绿素a和b在植物生长过程中起着至关重要的作用,精确测定其含量,可为农作物生长状况、植物病理诊断等提供科学依据,是实施精准农业的关键所在。文章将前人已经给出的叶绿素a和叶绿素b的吸收光谱实验数据,转换为透过光谱。用人眼观察其... 叶绿素a和b在植物生长过程中起着至关重要的作用,精确测定其含量,可为农作物生长状况、植物病理诊断等提供科学依据,是实施精准农业的关键所在。文章将前人已经给出的叶绿素a和叶绿素b的吸收光谱实验数据,转换为透过光谱。用人眼观察其透过光谱,显然就形成叶绿素a和b的颜色。于是,根据色度学的三基色原理,选择具有确定光谱功率分布的标准光源作为照明光源,确定了它们在CIE1931-色品图中的色度坐标:叶绿素a为(0.1981,0.3341),落在蓝绿色区域内;叶绿素b为(0.2704,0.5663),落在黄绿色区域内。上述处理的要点是:将叶绿素a和叶绿素b的光谱曲线压缩成色度图上的坐标点,其结果将为发展植物单叶或群体的非接触式、远距离、无损伤测定植物色素含量的新技术提供必要的理论支持。 展开更多

关键词 颜色 吸收光谱 色度坐标 叶绿素A 叶绿素B

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双线盾构地铁隧道施工地表沉降数值分析 被引量：33

18

作者 石杰红 钟茂华 +2 位作者 何理 史聪灵 符泰然 《中国安全生产科学技术》 CAS 2006年第3期51-54,共4页

目前,中国城市地铁建设欣欣向荣,城市地下铁道往往不以单孔隧道形式出现,大多数采用水平双孔平行隧道,在盾构施工推进时,施工方式不同,对周边环境的影响也就不同。本文以某城市地铁平行盾构推进为实际工程背景,分析比较了四种不同施工... 目前,中国城市地铁建设欣欣向荣,城市地下铁道往往不以单孔隧道形式出现,大多数采用水平双孔平行隧道,在盾构施工推进时,施工方式不同,对周边环境的影响也就不同。本文以某城市地铁平行盾构推进为实际工程背景,分析比较了四种不同施工方案所引起的地表沉降量,寻求其变化规律,为今后地铁设计及施工给予一定的指导。 展开更多

关键词 双线地铁隧道 盾构 沉降 数值模拟

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深埋地铁岛式站点火灾模型实验研究(3)——站台火灾 被引量：30

19

作者 史聪灵 钟茂华 +3 位作者 涂旭炜 符泰然 何理 厉培德 《中国安全生产科学技术》 CAS 2006年第3期33-38,共6页

随着我国城市轨道交通的发展,地铁深埋站点将越来越多。深埋地铁站点及区间隧道消防安全是深埋车站设计过程中需要加以考虑的科学问题,本文主要介绍深埋地铁车站站台火灾模型实验过程,分析火源功率为2．5MW的站台火灾过程中,烟气在站台... 随着我国城市轨道交通的发展,地铁深埋站点将越来越多。深埋地铁站点及区间隧道消防安全是深埋车站设计过程中需要加以考虑的科学问题,本文主要介绍深埋地铁车站站台火灾模型实验过程,分析火源功率为2．5MW的站台火灾过程中,烟气在站台内的蔓延过程、站台内气流组织情况、站台烟气向邻近空间蔓延的特点;探讨深埋车站烟气蔓延和控制规律,为深埋站点的火灾安全设计提供参考。 展开更多

关键词 深埋车站 站台火灾 模型实验

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具有单调发射率表现的三波段温度测量方法 被引量：13

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作者 程晓舫 符泰然 王安全 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2003年第4期641-646,共6页

针对有限短波段内连续辐射物体的发射率通常具有单调性这个事实 ,提出波段辐射测量方法 ,即选择三个非相关波段构造测量方程。这种方法避免了单色辐射测量在技术实现上的难度 ,同时从理论上证明了具备求解温度的封闭完备性。在测量数据... 针对有限短波段内连续辐射物体的发射率通常具有单调性这个事实 ,提出波段辐射测量方法 ,即选择三个非相关波段构造测量方程。这种方法避免了单色辐射测量在技术实现上的难度 ,同时从理论上证明了具备求解温度的封闭完备性。在测量数据处理上 ,采用分量计算 ,使该方法在测量过程中无需标定 ,并且实现了真正意义上的非接触式的二维温度场的测量。 展开更多

关键词 单调发射率 波段辐射 温度测量 发射率 波长 黑体

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