[发明专利]一种高温半透明材料光学特性多参数同时辨识方法

权利要求书

1.一种高温半透明材料光学特性多参数同时辨识方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1，通过实验方法获得角度为θ₁,θ₂,θ₃,θ₄半透明材料光谱方向表观发射率测量值ε_i(λ,θ),i＝1,2,3,4；

步骤2，根据辐射传输逆问题求解算法，假设半透明试件的光谱折射率为n′_λ、光谱吸收系数为κ′_λ和光谱漫反射率为ρ′_dλ，通过求解辐射传输方程计算得到该半透明材料的光谱方向表观发射率估计值ε′_i(λ,θ)；

在一维条件下，当介质处于稳态条件下且不考虑介质散射时，所述的步骤2中辐射传输方程为：

边界条件为：

式中，θ为前向辐射、后向辐射分别与x＝0、x＝D内表面法线的夹角；

ρ_dλ为由介质入射到真空的表面漫反射率，

ρ_sλ为由介质入射到真空的表面镜反射率，其表达式如下所示，

步骤3，将步骤1得到的半透明材料光谱方向表观发射率测量值ε_i(λ,θ)和步骤1得到的半透明材料的光谱方向表观发射率估计值ε′_i(λ,θ)代入如下目标函数计算公式，计算得到目标函数值F_obj，目标函数为：

步骤4，判断步骤3获得的目标函数值F_obj是否小于设定阈值ξ，若目标函数值F_obj小于或等于设定阈值ξ，则步骤2中所假设的半透明试件的光谱折射率n′_λ、光谱吸收系数κ′_λ和光谱漫反射率ρ′_dλ即为该半透明试件的真实光谱折射率n_λ、光谱吸收系数κ_λ和光谱漫反射率ρ_dλ；

若目标函数值F_obj大于设定阈值ξ，返回步骤2，根据逆问题算法更新半透明试件的光谱折射率n′_λ、光谱吸收系数κ′_λ和光谱漫反射率ρ′_dλ，设定值重新计算，直至步骤3中的目标函数值F_obj小于或等于设定阈值ξ，则最后更新的半透明试件的光谱折射率n′_λ、光谱吸收系数κ′_λ和光谱漫反射率为ρ′_dλ即为该半透明试件的真实光谱折射率n_λ、光谱吸收系数κ_λ和光谱漫反射率ρ_dλ；

步骤5，根据步骤4计算得到的半透明试件的真实光谱折射率n_λ、光谱吸收系数κ_λ和光谱漫反射率为ρ_dλ，通过求解辐射传输方程计算得到该半透明材料的光谱方向表观发射率完成半透明材料高温光谱方向表观发射率的测量

在一维条件下，当介质处于稳态条件下且不考虑介质散射时，所述的步骤5中辐射传输方程为：

边界条件为：

式中，θ为前向辐射、后向辐射分别与x＝0、x＝D内表面法线的夹角；

ρ_dλ为由介质入射到真空的表面漫反射率；

ρ_sλ为由介质入射到真空的表面镜反射率，其表达式如式(11)所示，

2.根据权利要求1所述的一种高温半透明材料光学特性多参数同时辨识方法，其特征在于，所述的步骤2中对辐射传递方程进行求解可以得到：

式中，A、B、C、D的表达式如下所示，

式中，L为半透明材料厚度，μ＝cosθ，κ′_λ为光谱吸收系数；

则表观视角的光谱方向辐射强度为

所以，光谱方向表观发射率估计值ε′_i(λ)的表达式为，

式中，I_bλ(T)为实验测量温度下波长为λ的黑体光谱辐射强度。

3.根据权利要求1所述的一种高温半透明材料光学特性多参数同时辨识方法，其特征在于，对辐射传递方程进行求解可以得到：

式中，A、B、C、D的表达式如式(13)所示，

则表观视角的光谱方向辐射强度为

所以，光谱方向表观发射率估计值ε′_i(λ)的表达式为，

式中，I_bλ(T)为实验测量温度下波长为λ的黑体光谱辐射强度。