中北大学张璇获国家专利权
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龙图腾网获悉中北大学申请的专利一种基于优化思想的多光谱温度测量方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116086617B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-03发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310057040.9,技术领域涉及:G01J5/00;该发明授权一种基于优化思想的多光谱温度测量方法是由张璇;曾朝斌;陈平;韩焱设计研发完成,并于2023-01-16向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于优化思想的多光谱温度测量方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种基于优化思想的多光谱温度测量方法,属于光谱温度测量和非接触测温领域。本发明建立温度与光谱信号之间的关系,建立多元温差关联函数,求解关联函数,建立温度测量模型,优化模型解,实现温度反演。本发明将建模过程简化为多元温差关联函数的寻优问题,避免了光谱发射率与其他物理量的关系假设,降低了深度学习方法对数据样本量的要求,简化了多光谱温度测量的过程。本发明与二次测量法、神经网络方法相比反演精度有所提高;反演速度与SMM法相比有大幅度提升。
本发明授权一种基于优化思想的多光谱温度测量方法在权利要求书中公布了:1.一种基于优化思想的多光谱温度测量方法,其特征在于,该方法包括如下步骤: S1、建立温度与光谱信号之间的关系:基于多光谱辐射测温原理,建立多波长测温计不同通道电压数据与各通道测量温度之间的关系; S2、建立多元温差关联函数:利用不同温度下多光谱信号之间的关联性,通过分析在多光谱温度反演过程中各通道测量温度之间的联系,基于多光谱辐射测温原理以及温度反演过程中各通道数据之间的信息关联,建立多元温差关联函数; S3、求解关联函数,建立温度测量模型:引入多光谱温度测量误差,分析函数理论解与实际解之间的联系,将多光谱温度反演问题转化为多元函数优化问题,建立温度测量模型; S4、优化模型解,实现温度反演:利用不等式约束条件约束函数求解范围,结合优化算法寻找模型最优解,将最优解代入模型进行二次寻优,最终实现光谱发射率求解和真温的反演; 其中, 所述步骤S1具体包括:根据黑体辐射定律可知,绝对温度的物体在波长下的辐射亮度为: 1 式中,为物体的辐射亮度,单位为W·m-2·μm-1·sr-1,为波长,单位为μm,为绝对温度,单位为;为物体在温度的光谱发射率;C1=3.7415×108W·μm4·m-2;C2=1.43879×104μm4·K; 由式1可知,温度的物体会在不同的波长下辐射出不同的能量,假设测温计的输出电压信号为: 2 式中,和分别表示只与波长有关而与温度无关的光学系统的透过率和光敏器件灵敏度的检定常数,是多波长测温计不同通道对应的波长,为物体在波长温度时的光谱发射率,是多波长测温计的通道数; 由式2可知,当黑体炉产生某一标准温度时,会在多波长测温计不同通道对应的下辐射出不同的能量,此时测温计的输出电压信号为: 3 式3中,是与波长、光学系统透过率、光敏器件灵敏度和第一辐射常数有关的检定常数即;由于黑体炉产生的是标准辐射,因此发射率近似为1即,式3简化为: 4 依据基于参考温度的多光谱测温数学模型,将式2和式4相除,可得: 5 由式5得到多波长测温计通道的测量温度: 6 所述步骤S2中,对于同一时刻待测物体的同一点处,其温度在理论上是唯一的,即用式6表示的不同通道测量的温度是相等的,所以相邻通道测量的温度差的平方和为0,因此用表示由包含在中的未知数构成的多元温差关联函数; 对于同一时刻待测物体的同一点处,其温度在理论上是唯一的,即用式6表示的不同通道测量的温度是相等的,取相邻通道测量的温度差的平方和表示为: 7 由于在测量过程中误差是不可避免的,导致等式7往往不成立,因此将未知数构成的多元温差关联函数用式8表示: 8 式中,未知数包含在由式7表示的中。
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