极化光谱发射率的测量及其在辐射测温技术中的应用

The polarized spectral emissivity of materials possesses some special properties that it has a wide prospective application field covering remote sensing, radiation thermometry, and so on. Through the deep study of the change rule of polorized emissivity of materials, the project will explore its application in radiation thermometry. The research involves in three aspects: Fistly, with combination of polarized spectral emissivity measurement technique and polarization technology, a fast and adjustable apparatus of polarized spectral emissivity measurement between 0 and 85 degree will be developed. Secondly, by combining theory and experiment, the change rule of polarized spectral emissivity and the relationship between unpolarized and polarized spectral emissivities (p and s polarized) will be studied. The mathematical model of extremum will be built through the analysis on extremum of polarized spectral emissivity and the corresponding angles and temperatures. By studying the effect of temperature, wavelength on the ratio of p and s polarized spectral emissivity, the corresponding mathematical model will be built. Thirdly, several new radiation thermometries will be explored by use of the change rule of polarized spectral emissivity. The project has important signification and practical value for recognition of the nature of spectral emissivity of materials and promoting the development of radiation thermometry.

材料的极化光谱发射率具有一些特殊性质，在遥感、辐射测温等领域展现出了广泛的应用前景。本项目将通过深入的研究材料极化光谱发射率的变化规律来探索其在辐射测温技术中的应用。项目的研究内容主要包括三个方面：一是将传统的光谱发射率测量技术与偏振技术相结合，研制一种在0-85 角内能够快速可调的极化光谱发射率测量装置。二是理论和实验相结合来研究材料极化光谱发射率的变化规律；明确p和s极化光谱发射率与非极化光谱发射率之间的关系；寻找p极化光谱发射率的极值大小以及与角度、温度等参数之间的关系，并对p和s极化光谱发射率的比值与温度、波长等参数的关系进行研究，建立相应的数学模型。三是利用极化光谱发射率的变化规律，探索辐射测温新方法。项目的实施对于认识材料光谱发射率变化的本质，以及促进辐射测温技术的发展具有重要的理论意义和应用价值。

材料的极化光谱发射率具有一些特殊性质，在遥感、辐射测温领域展现出了广泛的应用前景。本项目在前期发射率测量的基础上针对社会需求研制了两套不同用途的极化光谱发射率测量实验装置。其中1.2-1.6μm波段的一套是基于偏振分束立方和窄带滤波片研制的单波长极化光谱发射率快速测量实验装置，可以快速测量1.3，1.5，1.55，1.6μm处的极化光谱发射率，温度范围为室温-1000℃，测量角度范围为0-86°，角分辨率0.1°。另一套2-25μm波段的是基于傅里叶红外光谱仪以及线栅偏振器研制的宽波段极化光谱发射率测量实验装置，温度范围为室温-1000℃，角度范围为0-82°，可快速测量出大量的材料极化光谱发射率数据，总结出极化光谱发射率的变化规律。另外项目利用两套装置分别对氧化铝、碳化硅等标准材料进行了测试，分析了各种因素对测量不确定度的影响，并将测量数据与国内外的研究数据进行了对比，证明了实验装置的可靠性。利用两套装置分别测量了304钢、紫铜、纯铝以及硅片的极化光谱发射率，分析了温度、粗糙度对极化光谱发射率的影响，分析了P极化光谱发射率与S极化光谱发射率之间的比值同非极化发射率之间的关系。提出了一种基于极化光谱发射率模型的多波长辐射测温新方法，并使用该方法测量了铝的表面温度。项目将偏振技术与发射率测量技术相结合，建立了一套可用于多种环境的极化光谱发射率测量系统，积累了大量材料极化光谱发射率数据，为建立基于极化发射率的辐射测温新方法奠定了基础。