CN105806491A - 一种三波长二维温度场测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种三波长二维温度场测量装置及方法，属于温度场测量装置及方法。测量装置：遮光筒K减弱环境杂散光的影响；主物镜L1，用于光学成像，将待测物体的辐射成像在视场光阑上；透镜L2，产生平行光线；孔径光阑，控制成像光束的光能量；干涉滤光片F1，F2，F3，只允许某个特定波长的光通过；光电传感器阵列D1，D2，D3，用于接收滤光后的辐射，将辐射能转化为电信号；V/F转换装置，将电压信号转换为频率信号，便于采集信息；数据采集分析器，采集由光电传感器经V/F转换后的信息并进行处理，获得各点的相对光谱强度信息，进而采用指数线性发射率模型对各点温度进行反演。优点：实现简单，采集系统成本低，性能稳定，在高温检测领域易于推广应用。

Description

一种三波长二维温度场测量装置及方法

技术领域

本发明涉及一种温度场测量装置及方法，特别是一种三波长二维温度场测量装置及方法。

背景技术

温度测量方法一般分为接触式测量法与非接触式测量法两类，常用的接触式测温仪表主要包括热电偶温度计，热电阻温度计和接触式光纤高温计。接触测温仪表在技术上已经比较成熟，在工业炉的温度测量中起到了很好的作用，但这些传感器通常一次只能测量某一点或几个点的温度值，无法获取高温对象的温度场分布，而且其中某些传感器热惰性比较大，热平衡建立比较困难，难以实现对高温对象的连续监测，此外，高温生产过程往往存在设备体积大、物料多，工况复杂、酸碱腐蚀性及电磁干扰强的情况，容易导致接触式测温设备寿命不长，测量精确度低。生产现场的恶劣环境也限制了接触式测温仪器的应用。

发明内容

本发明的目的是要提供一种三波长二维温度场测量装置及方法，解决传统接触式测温仪器只能测某个点或者某几个点温度的问题，无知晓发射率及空间位置定标。

本发明的目的是这样实现的：本发明的三波长二维温度场测量包括三波长测温装置及二维温度场的测量方法；

三波长测温装置包括：主物镜L1、透镜L2、孔径光阑、第一干涉滤光片F1、第二干涉滤光片F2、第三干涉滤光片F3、第一光电传感器D1、第二光电传感器D2、第三光电传感器D3、V/F转换装置、数据采集分析器和遮光筒K；

主物镜L1、透镜L2、孔径光阑和第一光电传感器D1串联同位于第一光轴上，透镜L2和孔径光阑之间有第一干涉滤光片F1；在第二光电传感器D2与第一干涉滤光片F1之间有第二干涉滤光片F2，在第三光电传感器D3和第二干涉滤光片F2之间有第三干涉滤光片F3；从第一干涉滤光片F1折射的第二光轴通过第二干涉滤光片F2到达第二光电传感器D2上，第二干涉滤光片F2折射的第三光轴通过第三干涉滤光片F3到达第三光电传感器D3；第一光电传感器D1、第二光电传感器D2和第三光电传感器D3分别通过V/F转换装置与数据采集分析器连接，遮光筒K用来减小杂散光的影响；

所述主物镜L1用于光学成像，将待测物体的辐射成像在视场光阑上；

所述透镜L2，用于产生平行光线；

所述孔径光阑，用于控制成像光束的光能量；

所述第一干涉滤光片F1，第二干涉滤光片F2，第三干涉滤光片F3，用于通过某个范围内的波长；

所述第一光电传感器D1，第二光电传感器D2，第三光电传感器D3，工作于某一波长；

所述V/F转换装置，用于将电压信号转换为频率信号，便于采集信息；

所述数据采集分析器，用于采集由光电传感器经V/F转换装置发来的信息并进行处理。

所述的三波长测温装置采用三波长测量来实现对整个温度场的测量，无需进行空间位置定标条件下实现温度场的精确测量。

该二维温度场测量方法：采用三个辐射测量通道，实现目标区域内各点所出的三个特定波长辐射强度的测量，测量过程中将辐射强度信号转化为频率信号输出，由数据采集分析器接收，测量信号与辐射强度之间的转换系数可以由黑体定标方法来确定；由各目标点发射的三个波长的辐射强度信息来反演目标真温，引入待测物体表面光谱发射率函数，采用维恩近建立辐射测量方程，实现温度场的精确测量；

具体步骤如下：

(1)将目标区域发射辐射成像在视场光阑上,再转换成平行光,通过干涉滤波片进行分光处理；

(2)采用阵列传感器分别各像点上三个特定波长的辐射信息进行测量；先将光信号转换为电信号，再将电信息转换为频率信号，由数据采集分析器接收，转换为目标点的光谱强度信息，为进一步温度反演做好准备；

(3)采用指数线性发射率模型，对各点温度进行反演，以获得二维温度场信息；

(4)无需提前知晓和设定发射率，测量不受空间位置的影响。

所述的数据采集分析器利用多光谱测温法进行温度场的计算是根据以下方程组完成的：

$\left\{\begin{array}{c}{V_1}^{i,j}={A_1}^{i,j}\·{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{\λ}1}\left(T^{i,j}\right).I_{b,\mathrm{\λ}1}\left(T^{i,j}\right)\\ {V_2}^{i,j}={A_2}^{i,j}\·{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{\λ}2}\left(T^{i,j}\right).I_{b,\mathrm{\λ}2}\left(T^{i,j}\right)\\ {V_3}^{i,j}={A_3}^{i,j}\·{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{\λ}3}\left(T^{i,j}\right).I_{b,\mathrm{\λ}3}\left(T^{i,j}\right)\end{array}\right.---\left(1\right)$

其中上角标(i,j)表示传感器成像焦平面上任意一点的坐标，V₁ ^i,j，V₂ ^i,j，V₃ ^i,j分别表示三个光电探测器的输出信号值，为已知量；A₁ ^i,jA₂ ^i,jA₃ ^i,j为只与波长和测量空间位置有关而与温度无关的检定常数，可以表示为空间常数Π^i,j与光谱响应F_k ^i,j,k＝1,2,3的乘积，即A₁ ^i,j＝Π^i,jF₁ ^i,j,A₂ ^i,j＝Π^i,jF₃ ^i,j,A₃ ^i,j＝Π^i,jF₃ ^i,j，T^i,j表示待测物体在点(i,j)的温度，为未知量，I_b,λ1，I_b,λ2，I_b,λ3分别为对应波长的光谱辐射强度，ε_λ1，ε_λ2，ε_λ3为待测光谱发射率函数，为未知量；Π^i,j在温度场测量过程中会随测量位置的变化而变化，而F_k ^i,j,k＝1,2,3只与仪器传感器自身有关，需进行标定。

所述的待测光谱发射率函数采用指数多项式函数表述如下：

ε＝e^a+bλ(2)

由普朗克定律知:

$I_b=\frac{C_1{\mathrm{\λ}}^{-5}}{e^{c_2/\mathrm{\λ}T}-1}$

采用维恩近似代替普朗克定律，即：

$I_b=\frac{C_1{\mathrm{\λ}}^{-5}}{e^{c_2/\mathrm{\λ}T}}---\left(3\right)$

则方程组(1)的各方程左边为V₁ ^i,j，V₂ ^i,j，V₃ ^i,j三个已知量，右边包括a,b,T，T为所求解温度，a,b是发射率模型系数，可以用于发射率测量；因此方程组(1)的求解是封闭的。

所述的实现温度场的精确测量和计算：

将(2)(3)带入(1)得到如下方程组(4)

$\left\{\begin{array}{c}{V_1}^{i,j}={A_1}^{i,j}\·e^{a+{\mathrm{b\λ}}_1}.\frac{C_1{{\mathrm{\λ}}_1}^{-5}}{e^{C_2/{\mathrm{\λ}}_{1}T}}\\ {V_2}^{i,j}={A_2}^{i,j}\·e^{a+{\mathrm{b\λ}}_2}.\frac{C_1{{\mathrm{\λ}}_2}^{-5}}{e^{C_2/{\mathrm{\λ}}_{2}T}}\\ {V_3}^{i,j}={A_3}^{i,j}\·e^{a+b\mathrm{\λ}3}.\frac{C_1{{\mathrm{\λ}}_3}^{-5}}{e^{C_2/{\mathrm{\λ}}_{3}T}}\end{array}\right.---\left(4\right)$

将方程(4)两边取对数，可得如下方程组：

$\left\{\begin{array}{c}{{\mathrm{InV}}_1}^{i,j}={{\mathrm{InA}}_1}^{i,j}+a+{\mathrm{b\λ}}_1+{\mathrm{InC}}_1{{\mathrm{\λ}}_1}^{-5}-C_2/{\mathrm{\λ}}_{1}T\\ {{\mathrm{InV}}_2}^{i,j}={{\mathrm{InA}}_2}^{i,j}+a+{\mathrm{b\λ}}_2+{\mathrm{InC}}_1{{\mathrm{\λ}}_2}^{-5}-C_2/{\mathrm{\λ}}_{2}T\\ {{\mathrm{InV}}_3}^{i,j}={{\mathrm{InA}}_3}^{i,j}+a+{\mathrm{b\λ}}_3+{\mathrm{InC}}_1{{\mathrm{\λ}}_3}^{-5}-C_2/{\mathrm{\λ}}_{3}T\end{array}\right.---\left(5\right)$

方程(5)中包含4个未知量a,b,T,Π^i,j，T为所求解温度，a,b是发射率模型系数，可以用于发射率测量，Π^i,j是点(i,j)处的空间位置常数；包含三个方程，所以方程组(5)看似不能直接求解；Π^i,j存在于A_k ^i,j,k＝1,2,3中，会随着测量位置的变化而变化，经过特定的数学处理，可以消除Π的影响；将(6)式代入(5)式可得，

$\begin{array}{c}{{\mathrm{InA}}_k}^{i,j}+a={{\mathrm{InF}}_k}^{i,j}+In{\Π}^{i,j}+a\\ ={{\mathrm{InF}}_k}^{i,j}+a_1,k=1,2,3\end{array}---\left(6\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{{\mathrm{InV}}_1}^{i,j}={{\mathrm{InF}}_1}^{i,j}+a_1+{\mathrm{b\λ}}_1+{\mathrm{InC}}_1{{\mathrm{\λ}}_1}^{-5}-C_2/{\mathrm{\λ}}_{1}T\\ {{\mathrm{InV}}_2}^{i,j}={{\mathrm{InF}}_2}^{i,j}+a_1+{\mathrm{b\λ}}_2+{\mathrm{InC}}_1{{\mathrm{\λ}}_2}^{-5}-C_2/{\mathrm{\λ}}_{2}T\\ {{\mathrm{InV}}_3}^{i,j}={{\mathrm{InF}}_3}^{i,j}+a_1+{\mathrm{b\λ}}_3+{\mathrm{InC}}_1{{\mathrm{\λ}}_3}^{-5}-C_2/{\mathrm{\λ}}_{3}T\end{array}\right.---\left(7\right)$

F_k ^i,j,k＝1,2,3标定后，(7)式有a₁,b,T三个未知数和三个方程，实现温度的封闭求解。

有益效果，由于采用了上述方案，采用阵列传感器和分光系统，对目标区域各点发射的三个特定波长的辐射进行测量，无需进行发射率模型构建，并可以实现二维温度场测量。选用了适当的温度反演算法，仅需对三个特定波长下的光谱响应进行标定，测量不受空间位置的影响。该发明可以实现二维高温表面温度场的非接触测量。

本发明的技术方案通过对三波长的相关数据采集测量待测物体的辐射强度信息，可以在无需知晓发射率信息的条件下实现二维温度场的测量，技术方案实现简单，采集系统成本不高，性能稳定，在高温检测领域易于推广应用。

附图说明

图1是本发明三波长温度场测量装置的结构图。

具体实施方式

本发明的三波长温度场测量包括测温装置及二维温度场的测量方法；

三波长测温装置包括：主物镜L1、透镜L2、孔径光阑、第一干涉滤光片F1、第二干涉滤光片F2、第三干涉滤光片F3、第一光电传感器D1、第二光电传感器D2、第三光电传感器D3、V/F转换装置、数据采集分析器和，遮光筒K；

主物镜L1、透镜L2、孔径光阑和第一光电传感器D1串联同位于第一光轴上，透镜L2和孔径光阑之间有第一干涉滤光片F1；在第二光电传感器D2与第一干涉滤光片F1之间有第二干涉滤光片F2，在第三光电传感器D3和第二干涉滤光片F2之间有第三干涉滤光片F3；从第一干涉滤光片F1折射的第二光轴通过第二干涉滤光片F2到达第二光电传感器D2上，第二干涉滤光片F2折射的第三光轴通过第三干涉滤光片F3到达第三光电传感器D3；第一光电传感器D1、第二光电传感器D2和第三光电传感器D3分别通过V/F转换装置与数据采集分析器连接，遮光筒K用来减小杂散光的影响。

所述主物镜L1用于光学成像，将待测物体的辐射成像在视场光阑上；

所述透镜L2，用于产生平行光线；

所述孔径光阑，用于控制成像光束的光能量；

所述第一干涉滤光片F1，第二干涉滤光片F2，第三干涉滤光片F3，用于通过某个范围内的波长；

所述第一光电传感器D1，第二光电传感器D2，第三光电传感器D3，工作于某一波长；

所述V/F转换装置，用于将电压信号转换为频率信号，便于采集信息；

所述数据采集分析器，用于采集由光电传感器经V/F转换装置发来的信息并进行处理。

所述的三波长测温装置采用三波长测量来实现对整个温度场的测量，无需进行空间位置定标条件下实现温度场的精确测量。

该二维温度场测量方法步骤如下：采用三个辐射测量通道，实现目标区域内各点所出的三个特定波长辐射强度的测量，测量过程中将辐射强度信号转化为频率信号输出，由数据采集分析器接收，测量信号与辐射强度之间的转换系数可以由黑体定标方法来确定；由各目标点发射的三个波长的辐射强度信息来反演目标真温，引入待测物体表面光谱发射率函数，采用维恩近建立辐射测量方程，实现温度场的精确测量；

具体步骤如下：

(1)将目标区域发射辐射成像在视场光阑上,再转换成平行光,通过干涉滤波片进行分光处理；

(2)采用阵列传感器分别各像点上三个特定波长的辐射信息进行测量；先将光信号转换为电信号，再将电信息转换为频率信号，由数据采集分析器接收，转换为目标点的光谱强度信息，为进一步温度反演做好准备；

(3)采用指数线性发射率模型，对各点温度进行反演，以获得二维温度场信息；

(4)无需提前知晓和设定发射率，测量不受空间位置的影响。

所述的数据采集分析器利用多光谱测温法进行温度场的计算是根据以下方程组完成的：

$\left\{\begin{array}{c}{V_1}^{i,j}={A_1}^{i,j}\·{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{\λ}1}\left(T^{i,j}\right).I_{b,\mathrm{\λ}1}\left(T^{i,j}\right)\\ {V_2}^{i,j}={A_2}^{i,j}\·{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{\λ}2}\left(T^{i,j}\right).I_{b,\mathrm{\λ}2}\left(T^{i,j}\right)\\ {V_3}^{i,j}={A_3}^{i,j}\·{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{\λ}3}\left(T^{i,j}\right).I_{b,\mathrm{\λ}3}\left(T^{i,j}\right)\end{array}\right.---\left(1\right)$

其中上角标(i,j)表示传感器成像焦平面上任意一点的坐标，V₁ ^i,j，V₂ ^i,j，V₃ ^i,j分别表示三个光电探测器的输出信号值，为已知量；A₁ ^i,jA₂ ^i,jA₃ ^i,j为只与波长和测量空间位置有关而与温度无关的检定常数，可以表示为空间常数Π^i,j与光谱响应F_k ^i,j,k＝1,2,3的乘积，即A₁ ^i,j＝Π^i,jF₁ ^i,j,A₂ ^i,j＝Π^i,jF₃ ^i,j,A₃ ^i,j＝Π^i,jF₃ ^i,j，T^i,j表示待测物体在点(i,j)的温度，为未知量，I_b,λ1，I_b,λ2，I_b,λ3分别为对应波长的光谱辐射强度，ε_λ1，ε_λ2，ε_λ3为待测光谱发射率函数，为未知量；Π^i,j在温度场测量过程中会随测量位置的变化而变化，而F_k ^i,j,k＝1,2,3只与仪器传感器自身有关，需进行标定；

所述的待测物体表面光谱发射率函数采用指数多项式函数表述如下：

ε＝e^a+bλ(2)

由普朗克定律知:

$I_b=\frac{C_1{\mathrm{\λ}}^{-5}}{e^{c_2/\mathrm{\λ}T}-1}$

采用维恩近似代替普朗克定律，即：

$I_b=\frac{C_1{\mathrm{\λ}}^{-5}}{e^{c_2/\mathrm{\λ}T}}---\left(3\right)$

则方程组(1)的各方程左边为V₁ ^i,j，V₂ ^i,j，V₃ ^i,j三个已知量，右边包括a,b,T，T为所求解温度，a,b是发射率模型系数，可以用于发射率测量；

因此方程组(1)的求解是封闭的。

所述的实现温度场的精确测量和计算：

将(2)(3)带入(1)得到如下方程组(4)

$\left\{\begin{array}{c}{V_1}^{i,j}={A_1}^{i,j}\·e^{a+{\mathrm{b\λ}}_1}.\frac{C_1{{\mathrm{\λ}}_1}^{-5}}{e^{C_2/{\mathrm{\λ}}_{1}T}}\\ {V_2}^{i,j}={A_2}^{i,j}\·e^{a+{\mathrm{b\λ}}_2}.\frac{C_1{{\mathrm{\λ}}_2}^{-5}}{e^{C_2/{\mathrm{\λ}}_{2}T}}\\ {V_3}^{i,j}={A_3}^{i,j}\·e^{a+b\mathrm{\λ}3}.\frac{C_1{{\mathrm{\λ}}_3}^{-5}}{e^{C_2/{\mathrm{\λ}}_{3}T}}\end{array}\right.---\left(4\right)$

将方程(4)两边取对数，可得如下方程组：

$\left\{\begin{array}{c}{{\mathrm{InV}}_1}^{i,j}={{\mathrm{InA}}_1}^{i,j}+a+{\mathrm{b\λ}}_1+{\mathrm{InC}}_1{{\mathrm{\λ}}_1}^{-5}-C_2/{\mathrm{\λ}}_{1}T\\ {{\mathrm{InV}}_2}^{i,j}={{\mathrm{InA}}_2}^{i,j}+a+{\mathrm{b\λ}}_2+{\mathrm{InC}}_1{{\mathrm{\λ}}_2}^{-5}-C_2/{\mathrm{\λ}}_{2}T\\ {{\mathrm{InV}}_3}^{i,j}={{\mathrm{InA}}_3}^{i,j}+a+{\mathrm{b\λ}}_3+{\mathrm{InC}}_1{{\mathrm{\λ}}_3}^{-5}-C_2/{\mathrm{\λ}}_{3}T\end{array}\right.---\left(5\right)$

方程(5)中包含4个未知量a,b,T,Π^i,j，T为所求解温度，a,b是发射率模型系数，可以用于发射率测量，Π^i,j是点(i,j)处的空间位置常数；包含三个方程，所以方程组(5)看似不能直接求解；Π^i,j存在于A_k ^i,j,k＝1,2,3中，会随着测量位置的变化而变化，经过特定的数学处理，可以消除Π的影响；将(6)式代入(5)式可得，

$\begin{array}{c}{{\mathrm{InA}}_k}^{i,j}+a={{\mathrm{InF}}_k}^{i,j}+In{\Π}^{i,j}+a\\ ={{\mathrm{InF}}_k}^{i,j}+a_1,k=1,2,3\end{array}---\left(6\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{{\mathrm{InV}}_1}^{i,j}={{\mathrm{InF}}_1}^{i,j}+a_1+{\mathrm{b\λ}}_1+{\mathrm{InC}}_1{{\mathrm{\λ}}_1}^{-5}-C_2/{\mathrm{\λ}}_{1}T\\ {{\mathrm{InV}}_2}^{i,j}={{\mathrm{InF}}_2}^{i,j}+a_1+{\mathrm{b\λ}}_2+{\mathrm{InC}}_1{{\mathrm{\λ}}_2}^{-5}-C_2/{\mathrm{\λ}}_{2}T\\ {{\mathrm{InV}}_3}^{i,j}={{\mathrm{InF}}_3}^{i,j}+a_1+{\mathrm{b\λ}}_3+{\mathrm{InC}}_1{{\mathrm{\λ}}_3}^{-5}-C_2/{\mathrm{\λ}}_{3}T\end{array}\right.---\left(7\right)$

F_k ^i,j,k＝1,2,3标定后，(7)式有a₁,b,T三个未知数和三个方程，可以实现温度的封闭求解。

以下实施用来说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1：如附图所示，主物镜L1用于光学成像，将待测物体的辐射成像在视场光阑上，光束经过透镜L2，产生平行光线，之后通过孔径光阑，用于控制成像光束的光能量，第一干涉滤光片F1、第二干涉滤光片F2和第三干涉滤光片F3，用于通过某个范围内的波长，让第一光电传感器D1、第二光电传感器D2和第三光电传感器D3工作于某一波长，经过第一光电传感器D1、第二光电传感器D2和第三光电传感器D3的单波长光经过V/F转换装置，将电压信号转换为频率信号，便于采集信息，之后进入数据采集分析器，采集由光电传感器经V/F转换装置发来的信息并进行处理，得到所需要的二维温度场的相关信息。三波长测温装置采用三波长测量来实现对整个温度场的测量，无需进行空间位置定标条件下实现温度场的精确测量。

以上为本发明的最佳实施方式，依据本发明公开的内容，本领域的普通技术人员能够显而易见的想到一些雷同、替代方案，均应落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种三波长二维温度场测量装置，其特征是：三波长测温装置包括：主物镜L1、透镜L2、孔径光阑、第一干涉滤光片F1、第二干涉滤光片F2、第三干涉滤光片F3、第一光电传感器阵列D1、第二光电传感器阵列D2、第三光电传感器阵列D3、V/F转换装置、数据采集分析器和遮光筒K；

主物镜L1、透镜L2、孔径光阑和第一光电传感器D1串联，位于第一光轴上，透镜L2和孔径光阑之间有第一干涉滤光片F1；在第二光电传感器D2与第一干涉滤光片F1之间有第二干涉滤光片F2，在第三光电传感器D3和第二干涉滤光片F2之间有第三干涉滤光片F3；从第一干涉滤光片F1折射的第二光轴通过第二干涉滤光片F2到达第二光电传感器D2上，第二干涉滤光片F2折射的第三光轴通过第三干涉滤光片F3到达第三光电传感器D3；第一光电传感器D1、第二光电传感器D2和第三光电传感器D3分别通过V/F转换装置与数据采集分析器连接，遮光筒K用来减小杂散光的影响；

所述主物镜L1用于光学成像，将待测物体的辐射成像在视场光阑上；

所述透镜L2，用于产生平行光线；

所述孔径光阑，用于控制成像光束的光能量；

所述第一干涉滤光片F1，第二干涉滤光片F2，第三干涉滤光片F3，用于通过某个范围内的波长；

所述第一光电传感器D1，第二光电传感器D2，第三光电传感器D3，工作于某一波长；

所述V/F转换装置，用于将电压信号转换为频率信号，便于采集信息；

所述数据采集分析器，用于采集由光电传感器经V/F转换装置发来的信息并进行处理。

2.根据权利要求1所述的三波长二维温度场测量装置，其特征在于：所述三波长测温装置采用三波长测量来实现对整个温度场的测量，无需进行空间位置定标条件下实现温度场的精确测量。

3.权利要求1所述的一种三波长二维温度场测量装置的测量方法，其特征是：该二维温度场测量方法：采用三个辐射测量通道，实现目标区域内各点所出的三个特定波长辐射强度的测量，测量过程中将辐射强度信号转化为频率信号输出，由数据采集分析器接收，测量信号与辐射强度之间的转换系数可以由黑体定标方法来确定；由各目标点发射的三个波长的辐射强度信息来反演目标真温，引入待测物体表面光谱发射率函数，采用维恩近建立辐射测量方程，实现温度场的精确测量；

具体步骤如下：

(1)将目标区域发射辐射成像在视场光阑上,再转换成平行光,通过干涉滤波片进行分光处理；

(2)采用阵列传感器分别各像点上三个特定波长的辐射信息进行测量；先将光信号转换为电信号，再将电信息转换为频率信号，由数据采集分析器接收，转换为目标点的光谱强度信息，为进一步温度反演做好准备；

(3)采用指数线性发射率模型，对各点温度进行反演，以获得二维温度场信息；

(4)无需提前知晓和设定发射率，测量不受空间位置的影响。

4.根据权利要求3所述的一种三波长二维温度场测量装置的测量方法，其特征是：所述的数据采集分析器利用多光谱测温法进行温度场的计算是根据以下方程组完成的：

其中上角标(i,j)表示传感器成像焦平面上任意一点的坐标，V₁ ^i,j，V₂ ^i,j，V₃ ^i,j分别表示所述三个光电探测器的输出信号值，为已知量；A₁ ^i,jA₂ ^i,jA₃ ^i,j为只与波长和测量空间位置有关而与温度无关的检定常数，可以表示为空间常数Π^i,j与光谱响应F_k ^i,j,k＝1,2,3的乘积，即A₁ ^i,j＝Π^i,jF₁ ^i,j,A₂ ^i,j＝Π^i,jF₃ ^i,j,A₃ ^i,j＝Π^i,jF₃ ^i,j，T^i,j表示待测物体在点(i,j)的温度，为未知量，I_b,λ1，I_b,λ2，I_b,λ3分别为对应波长的光谱辐射强度，ε_λ1，ε_λ2，ε_λ3为待测光谱发射率函数，为未知量；Π^i,j在温度场测量过程中会随测量位置的变化而变化，而F_k ^i,j,k＝1,2,3只与仪器传感器自身有关，需进行标定。

5.根据权利要求3所述的一种三波长二维温度场测量装置的测量方法，其特征是：待测物体表面光谱发射率函数采用指数多项式函数表述如下：

ε＝e^a+bλ(2)

由普朗克定律知：

采用维恩近似代替普朗克定律，即：

则方程组(1)的各方程左边为V₁ ^i,j，V₂ ^i,j，V₃ ^i,j三个已知量，右边包括a,b,T，T为所求解温度，a,b是发射率模型系数，可以用于发射率测量；

因此方程组(1)的求解是封闭的。

6.根据权利要求3所述的一种三波长二维温度场测量装置的测量方法，其特征是：实现温度场的精确测量计算：

将(2)(3)带入(1)得到如下方程组(4)

将方程(4)两边取对数，可得如下方程组：

方程(5)中包含4个未知量a,b,T,Π^i,j，T为所求解温度，a,b是发射率模型系数，可以用于发射率测量，Π^i,j是点(i,j)处的空间位置常数，包含三个方程，所以方程组(5)看似不能直接求解；Π^i,j存在于A_k ^i,j,k＝1,2,3中，会随着测量位置的变化而变化，经过数学处理，可以消除Π的影响；将(6)式代入(5)式可得，

F_k ^i,j,k＝1,2,3标定后，(7)式有a₁,b,T三个未知数和三个方程，可以实现温度的封闭求解。