[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

说明书

本发明公开了一种高温半透明材料光学特性多参数同时辨识方法，属于高温材料热物性测量技术领域。本发明解决现有高温情况下光谱透过率测量受杂散光、温度均匀性等影响而具有难以预测的复杂性的问题。本发明建立基于优化LOA算法的反演模型来计算高温情况下半透明材料高温光谱方向表观发射率，该方法计算得到的表观方向发射率与实验的测量值吻合较好。

技术领域

本发明涉及一种高温半透明材料光学特性多参数同时辨识方法，属于高温材料热物性测量技术领域。

背景技术

半透明材料在很多领域有广泛应用，如红外光学探测中的窗口材料。红外光学探测具有空间分辨率高、灵敏度高、抗干扰能力强、复杂背景条件下工作能力强等优点，因此红外成像制导技术得到了广泛应用。随着飞行器飞行速度越来越快，制导环境变得越来越恶劣，传统的制导技术已不能满足要求。

受高速流场摩擦对光学窗口的气动加热影响，光学窗口会产生高温和变形，导致折射率、吸收系数及散射系数等光学特性参数分布不均匀，在视场内引入光程差，严重影响成像质量；高温窗口的热辐射效应形成辐射干扰，甚至淹没目标信号而不能接收目标辐射，严重降低制导精度。因此，需要对半透明光学窗口介质的折射率、吸收系数及散射系数等光谱物性同时进行准确测量。

基于反演技术的辐射物性参数重建具有高度非线性、不适定性和低效性等问题，目前尚没有一种反演技术和重建模型能够有效解决多参数重建问题，特别是对于多参数场的同时重建，其病态性、多值性及串扰问题至今未得到彻底解决。

发明内容

本发明为了解决现有高温情况下光谱透过率测量受杂散光、温度均匀性等影响而具有难以预测的复杂性的问题，提供一种高温半透明材料光学特性多参数同时辨识方法。

本发明的技术方案：

一种高温半透明材料光学特性多参数同时辨识方法，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)；

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2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和光谱漫反射率为；