[發明專利]一種高溫半透明材料光學特性多參數同時辨識方法

有效

• 申請號: 202110377004.1
• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN113218872B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 李可夫;朱澤宇;于薇;周建華;朱春英;丁玎;吳小芳;謝浪;齊宏
• 申請（專利權）人: 北華航天工業學院
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;G01N21/31;G01N21/41;G01N21/47
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 鄧宇

1.一種高溫半透明材料光學特性多參數同時辨識方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟1，通過實驗方法獲得角度為θ₁,θ₂,θ₃,θ₄半透明材料光譜方向表觀發射率測量值ε_i(λ,θ),i＝1,2,3,4；

步驟2，根據輻射傳輸逆問題求解算法，假設半透明試件的光譜折射率為n′_λ、光譜吸收系數為κ′_λ和光譜漫反射率為ρ′_dλ，通過求解輻射傳輸方程計算得到該半透明材料的光譜方向表觀發射率估計值ε′_i(λ,θ)；

在一維條件下，當介質處于穩態條件下且不考慮介質散射時，所述的步驟2中輻射傳輸方程為：

邊界條件為：

式中，θ為前向輻射、后向輻射分別與x＝0、x＝D內表面法線的夾角；

ρ_dλ為由介質入射到真空的表面漫反射率，

ρ_sλ為由介質入射到真空的表面鏡反射率，其表達式如下所示，

步驟3，將步驟1得到的半透明材料光譜方向表觀發射率測量值ε_i(λ,θ)和步驟1得到的半透明材料的光譜方向表觀發射率估計值ε′_i(λ,θ)代入如下目標函數計算公式，計算得到目標函數值F_obj，目標函數為：

步驟4，判斷步驟3獲得的目標函數值F_obj是否小于設定閾值ξ，若目標函數值F_obj小于或等于設定閾值ξ，則步驟2中所假設的半透明試件的光譜折射率n′_λ、光譜吸收系數κ′_λ和光譜漫反射率ρ′_dλ即為該半透明試件的真實光譜折射率n_λ、光譜吸收系數κ_λ和光譜漫反射率ρ_dλ；

若目標函數值F_obj大于設定閾值ξ，返回步驟2，根據逆問題算法更新半透明試件的光譜折射率n′_λ、光譜吸收系數κ′_λ和光譜漫反射率ρ′_dλ，設定值重新計算，直至步驟3中的目標函數值F_obj小于或等于設定閾值ξ，則最后更新的半透明試件的光譜折射率n′_λ、光譜吸收系數κ′_λ和光譜漫反射率為ρ′_dλ即為該半透明試件的真實光譜折射率n_λ、光譜吸收系數κ_λ和光譜漫反射率ρ_dλ；

步驟5，根據步驟4計算得到的半透明試件的真實光譜折射率n_λ、光譜吸收系數κ_λ和光譜漫反射率為ρ_dλ，通過求解輻射傳輸方程計算得到該半透明材料的光譜方向表觀發射率完成半透明材料高溫光譜方向表觀發射率的測量

在一維條件下，當介質處于穩態條件下且不考慮介質散射時，所述的步驟5中輻射傳輸方程為：

邊界條件為：

式中，θ為前向輻射、后向輻射分別與x＝0、x＝D內表面法線的夾角；

ρ_dλ為由介質入射到真空的表面漫反射率；

ρ_sλ為由介質入射到真空的表面鏡反射率，其表達式如式(11)所示，

2.根據權利要求1所述的一種高溫半透明材料光學特性多參數同時辨識方法，其特征在于，所述的步驟2中對輻射傳遞方程進行求解可以得到：

式中，A、B、C、D的表達式如下所示，

式中，L為半透明材料厚度，μ＝cosθ，κ′_λ為光譜吸收系數；

則表觀視角的光譜方向輻射強度為

所以，光譜方向表觀發射率估計值ε′_i(λ)的表達式為，

式中，I_bλ(T)為實驗測量溫度下波長為λ的黑體光譜輻射強度。

3.根據權利要求1所述的一種高溫半透明材料光學特性多參數同時辨識方法，其特征在于，對輻射傳遞方程進行求解可以得到：

式中，A、B、C、D的表達式如式(13)所示，

則表觀視角的光譜方向輻射強度為

所以，光譜方向表觀發射率估計值ε′_i(λ)的表達式為，

式中，I_bλ(T)為實驗測量溫度下波長為λ的黑體光譜輻射強度。