基于參考溫度的多目標(biāo)極小值優(yōu)化原理的多光譜真溫反演

張福才， 劉允剛， 孫曉剛

1. 陜西科技大學(xué)電氣與控制工程學(xué)院， 陜西 西安 710021 2. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)儀器科學(xué)與工程學(xué)院， 黑龍江 哈爾濱 150001

引 言

近些年來(lái)， 多光譜光學(xué)高溫計(jì)已經(jīng)成為高溫輻射領(lǐng)域中重要的測(cè)量工具[1]。 如何準(zhǔn)確可靠地求解出光譜發(fā)射率仍然是多光譜測(cè)溫核心問(wèn)題， 關(guān)于光譜發(fā)射率的求解主要以下三種方案： 波長(zhǎng)假設(shè)模型， 采用光譜發(fā)射率與波長(zhǎng)之間建立模型來(lái)實(shí)現(xiàn)真溫和光譜發(fā)射率反演的方法是目前國(guó)內(nèi)外最常用的方法， 1976年， Svet將光譜發(fā)射率和波長(zhǎng)之間建立數(shù)學(xué)模型， 采用含有波長(zhǎng)的多項(xiàng)式近似代替未知的光譜發(fā)射率， 當(dāng)方程組處于超定或正定狀態(tài)時(shí)， 可以實(shí)現(xiàn)對(duì)方程組的求解， 此種方案可以反演出真溫和光譜發(fā)射率[2]。 經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展， 2013年， Rodiet等采用最小二乘法對(duì)多光譜輻射溫度測(cè)量法中的波長(zhǎng)的選取進(jìn)行了優(yōu)化， 實(shí)驗(yàn)中波長(zhǎng)采用近紅外波段， 波長(zhǎng)范圍為1.5～5.5 μm， 實(shí)現(xiàn)了573～673 K溫度的測(cè)量[3]。 2015年， 邵艷明等對(duì)煉鋼過(guò)程進(jìn)行了深入研究， 采用最小二乘法， 利用光譜儀測(cè)量得到的光譜信息對(duì)轉(zhuǎn)爐爐口火焰溫度進(jìn)行了測(cè)量與分析[4]。 同一年， Zhang采用維恩公式代替普朗克公式， 假設(shè)某一溫度下光譜發(fā)射率與波長(zhǎng)之間存在線(xiàn)性或非線(xiàn)性關(guān)系， 提出光譜識(shí)別法的多光譜真溫反演算法， 實(shí)現(xiàn)了中紅外波段真溫的反演[5]。 2018年， 楊藝帆等針對(duì)輻射測(cè)溫中未知數(shù)大于方程個(gè)數(shù)的這一客觀(guān)事實(shí)， 假設(shè)測(cè)量對(duì)象的光譜發(fā)射率具有緩變的特性， 因此相鄰波長(zhǎng)處的光譜發(fā)射率近似相等， 從而減少了未知數(shù)的個(gè)數(shù)， 實(shí)現(xiàn)了真溫和光譜發(fā)射率的反演[6]。……