[发明专利]一种基于超高温瞬态目标多光谱温度场测量装置及其温度测量方法

说明书

本发明公开了一种基于超高温瞬态目标多光谱温度场测量装置、测量系统及其温度测量方法。所述测量装置包括多光谱成像CCD测量装置(1)和工控机(2)，所述工控机(2)与多光谱成像CCD测量装置(1)相连接，所述多光谱成像CCD测量装置(1)内包括衰减片是放在物镜(9)之前的、滤光片(4)、目镜(5)、环形镜(6)、定镜(7)、动镜(8)、物镜(9)和CCD探测器(3)，所述滤光片(4)、环形镜(6)、定镜(7)、动镜(8)、物镜(9)和CCD探测器(3)从左至右或从右至左依次设置，所述目镜(5)配合环形镜(6)使用。本发明针对超高温瞬态目标温度场的真温测量难题。

技术领域

本发明涉及超高温测量技术领域，具体涉及一种基于超高温瞬态目标多光谱温度场 测量装置及其温度测量方法。

背景技术

在这些重点发展领域中，超高温度的准确获取，特别是瞬态目标的温度场测量成为解 决众多科学难题和突破系列关键技术的前提和技术保障。等离子体点火过程是影响火箭推 进器工作稳定性的关键因素之一，阴极表面的真实温度及分布规律则是反映点火状态和研究等离子体放电过程的重要参数；空间碎片的高速撞击对在轨运行卫星带来巨大威胁，高 速碰撞形成的瞬态高温及不规则分布是评估卫星防护材料损伤程度的重要数据；弹药爆炸 的最高温度及温度场是衡量武器系统杀伤能力的重要信息，也正是新一代可编程弹药爆炸 机理的深入研究和精确控制所急需的基础数据。所以，超高温瞬态目标温度场测量已经成为保障我国航空航天、军事国防等领域理论创新和技术进步的关键支撑技术。然而，发达 国家在应用于重点领域和复杂背景下的真实温度场测量技术一直予以技术封锁，相关的高 速成像多光谱测温仪器对我国实施禁运。导致国内对瞬态超高温度及温度场分布信息只能 依靠理论分析或仿真估计，等离子体放电、空间碎片撞击损伤、高性能弹药爆炸等机理研究领域始终面对无法获取真实温度场数据的窘境。

因此，面向航空航天和国防军事等领域的技术需求、建立一套适用于超高温瞬态目 标的多光谱温度场测量系统已经测量方法已经迫在眉睫，突破超高温瞬态目标多光谱温度 场测量关键技术已经刻不容缓。

发明内容

本发明提供了一种基于超高温瞬态目标多光谱温度场测量装置及其温度测量方法，针 对超高温瞬态目标温度场的真温测量难题，解决多幅单色辐射图像在同一CCD焦平面上 同步成像的问题，在传统多光谱测温理论基础上，克服固定发射率假设模型存在测温准确性不可估计的理论不足这一问题。

本发明通过以下技术方案实现：

一种基于超高温瞬态目标多光谱温度场测量装置，所述多光谱成像CCD测量装置1和工控机2，所述多光谱成像CCD测量装置1与工控机2相连接，所述多光谱成像CCD 测量装置1内包括CCD探测器3、物镜9、动镜8、定镜7、环形镜6、目镜5、滤光片4，

所述CCD探测器3、物镜9、动镜8、定镜7、环形镜6、目镜5、滤光片4依次设 置在一条直线上，所述目镜5配合环形镜6使用。

进一步的，多个所述滤光片4安装在分光孔径光栏上，当前滤光片4与物镜9在一条直线上。

进一步的，环形镜6、定镜7、动镜8和CCD探测器3均与物镜9在一条直线上。

一种基于超高温瞬态目标多光谱温度场测量装置的温度测量方法，所述温度测量方法 包括如下步骤：

步骤1：将测量系统的物镜9的一端对准黑体炉，获得标定参数；

步骤2：打开多光谱成像CCD测量装置的光学镜头对准被测目标，进行不断拍摄以获取被测目标的灰度信息；

步骤3：基于Drude模型，推导材料发射率的理论模型，生成多种材料的发射率数据库；

步骤4：根据步骤2所测灰度信息与步骤3相关材料的发射率，建立被测目标的真实温度模型。

进一步的，所述步骤2中被测目标的光谱包含可见光和近红外波段，300nm-900nm。