CN115597718A - 一种基于辐照反射法的曲面红外发射率测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于辐照反射法的曲面红外发射率测量方法，包括在对待测目标和参考体施加两次不同能量的主动辐照下，分别采集待测网格和参考体参考点的红外辐射亮度，通过计算得到待测网格的测量红外发射率；对三种不同类型辐射源的物理光照方程进行公式推导，得到待测网格红外发射率的修正系数，对待测网格测量计算得到的测量红外发射率进行修正，得到修正后待测网格红外发射率。本发明适用于均匀平行辐照、点源辐照、小面源辐照类型下不同曲面的红外发射率精确测量；采用辐照反射法，消去了大气透过率、环境辐射及大气辐射对红外发射率测量精度的影响；对曲面目标上所有的待测网格逐一进行修正，实现了曲面目标红外发射率的精确测量。
Description
技术领域
本发明属于红外发射率检测技术领域，具体是一种基于辐照反射法的曲面红外发射率测量方法。
背景技术
红外发射率是实际物体与同温度黑体在相同条件下的辐射功率之比。按辐射方向的不同，红外发射率可分为半球发射率和方向发射率，对大部分可看成漫反射体的表面，法向发射率可代替半球发射率。红外发射率是红外物理中重要参数。通过测量实际物体的红外发射率，可由黑体辐射定律考察任何物体的热辐射问题，可用来衡量红外材料的性能，也可检测目标涂层的损伤部位并知悉损伤程度，对指导涂层的修复与更换有重要意义。红外发射率的大小不仅取决于物体的内在性质，还取决于物体表面的形状、光滑程度、温度、辐射角等。这些因素使得发射率的测量很复杂。因此，测量物体的红外发射率，是红外辐射的重要内容之一。
目前，发射率的测量方法有很多，如量热法、反射发、能量法等。量热法是被测目标与周围相关物体组成一个热交换系统，根据传热理论推导出系统有关材料红外发射率的传热方程，再测出样品有关点的温度值，就能确定系统的热交换状态，从而求出目标红外发射率。反射法是将已知强度的辐射能投射到被测目标表面上，并用辐射计测出表面反射能量，即可求得目标的反射率，进而计算红外发射率。能量法是直接测量样品的辐射功率，根据斯蒂芬-玻尔兹曼定律和发射率定义计算出目标表面红外发射率。目标红外发射率的测量实验仪器主要有两种，一是采用红外光谱仪测量光谱发射率；二是采用红外热像仪测量波段发射率。
在实际的应用中，并不是所有的测量目标是光滑平面，大多数情况下是表面不规则的非平面。当地面测试距离小于20m，或目标表面不同位置辐照方向发生变化时，为提高红外发射率的测量精度，不得不考虑待测目标的表面形状。一般目标的表面形状可分为平面和曲面。对于平面发射率的研究，国内外已有较多的测量方法。但对于曲面目标的红外发射率测定，目前采用的红外发射率测量方法和实验仪器，难以直接测量得到曲面目标精确的红外发射率，且在国内外文献资料中，没有针对曲面目标发射率的测定技术。
中国发明专利CN114235690A，公开了航空器涂层的面红外发射率测量方法及装置，该测量方法，测量过程中对待测航空涂层施加两次不同能量的辐照，红外探测器采集航空器涂层正面各个像素点处的红外辐射亮度，经过处理得到整个航空器涂层的平均红外辐射亮度。能够实现表面均匀且辐照方向不变物体的红外发射率精确测量。但是，对于曲面物体的漫反射，表面形状的变化以及辐照方向变化的目标，存在红外发射率测量误差大的问题。
发明内容
为了克服曲面目标发射率测定中存在的精度不高问题，本发明提出了一种基于辐照反射法的曲面红外发射率测量方法。
本发明为解决其技术问题采用的技术方案是：
一种基于辐照反射法的曲面红外发射率测量方法,包括如下步骤：
步骤1，划分待测网格
以涂覆红外低发射率涂层的曲面金属板为待测目标，将待测目标投影到竖直平面，在投影面上建立二维坐标系，对投影面进行网格划分，使划分后的待测网格近似为一个平面，得到待测网格。
步骤2，采集红外辐射亮度
第一步，设置红外辐射亮度采集装置
以待测网格(i,j)、参考体参考点为辐射目标。
采用的辐射器或为平行辐照辐射器、或为点源辐照辐射器、或为小面源辐照辐射器，分别称为Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型辐射器。
调整红外探测器的焦距，使待测目标和参考体同时出现在红外辐射亮度采集装置红外探测器的视场中，待测目标和参考体所处位置在红外辐射亮度采集装置辐射器的辐射范围内。
第二步，采集辐射目标的红外辐射亮度
通过红外辐射亮度采集装置的辐射器对辐射目标施加两次不同辐射亮度的主动辐照，利用红外辐射亮度采集装置分别采集辐射目标的红外辐射亮度值。
首先，确定待测网格及参考体位置
选取辐射网格(i,j)对应的待测网格(i,j)为待测网格。对于待测网格(i,j)，红外辐射亮度采集装置的辐射器的照射方向与该待测网格(i,j)处法线方向的夹角为ω(i,j)，选取参考体中心点为参考点，使辐射器与该参考点所在参考体平面的法线方向的夹角为ωc；
当红外辐射亮度采集装置的辐射器为小面源辐照时，小面源辐照待测网格的方向与小面源法线之间的夹角为ωm(i,j)，小面源辐照待参考体参考点的方向与小面源法线之间的夹角为ωmc。
辐射器与待测网格(i,j)和参考点处的距离分别是r1、r2。
其次，分别采集待测网格和参考体的红外辐射亮度
采用红外辐射亮度采集装置，分两次采集待测网格(i,j)和参考体参考点的红外辐射亮度。
得到第一次辐照下待测网格(i,j)和参考点的红外辐射亮度分别为L1(i,j)和LC1；第二次辐照下待测网格(i,j)和参考点的红外辐射亮度分别为L2(i，j)和LC2。
步骤3，求取待测网格(i,j)的测量红外发射率
利用步骤2得到的待测网格(i,j)处第一次和第二次主动照射下的红外辐射亮度L1(i,j)和L2(i，j)，以及参考点第一次和第二次主动照射下的红外辐射亮度LC1和LC2，待测网格(i,j)的测量红外发射率ε(i,j)由下式计算得出。
式(1)中，ρc为参考点的反射率。
至此，得到了待测网格(i,j)的测量红外发射率。
步骤4，求取待测网格(i,j)红外发射率
求取待测网格(i,j)红外发射率的过程即为对测量红外发射率ε(i,j)进行修正的过程。
待测网格(i,j)红外发射率
计算式如下：
式(2)中，
为待测网格(i,j)红外发射率，K(i,j)为待测网格(i,j)的修正系数。
K(i,j)的影响因素为辐射器的类型和待测网格(i,j)曲面的形状，但这两种因素均可归结为辐射器辐照在目标表面入射角度的变化。
待测网格(i,j)的修正系数K(i,j)计算式如下：
相应地，待测网格(i,j)红外发射率
为：
至此，得到待测网格(i,j)红外发射率。
步骤5，绘制待测目标红外发射率的红外图像
重复步骤2至步骤4，直至得到全部待测网格的红外发射率的值，即涂覆红外低发射率涂层的曲面金属板上每一待测网格的红外发射率。
将每一待测网格的红外发射率对应地绘制在辐射网格平面坐标系中，得到待测目标辐射面红外发射率的分布图，即待测目标面发射率图像。
至此，得到涂覆红外低发射率涂层的曲面金属板红外发射率的红外图像，即为曲面目标红外发射率。
上述的基于辐照反射法的曲面红外发射率测量方法，所述步骤1划分待测网格进一步包括：
首先，以涂覆低红外发射率涂层的曲面金属板作为待测目标，将待测目标投影到竖直平面，形成待测目标投影面，以待测目标投影面为平面建立二维坐标系，对该投影面进行网格划分，划分的投影面上的网格称为辐射网格，辐射网格相对应的待测目标区域称为待测网格。划分的标准为：待测网格满足小面源条件。辐射网格所在的最大矩形区域的网格数量为m×n个，其中，m为辐射网格沿横坐标划分的个数，n为辐射网格沿纵坐标划分的个数。
其次，确定每一个辐射网格中心点的坐标值。对每一个辐射网格按照坐标系上划分的次序编号为(i,j)，其中，i的取值为：1、2、…、i、…、m；n的取值为：1、2、…、j、…、n。辐射网格编号(i,j)作为辐射网格中心点的坐标值。待测目标所对应的辐射网格(i,j)称为待测网格，同时，使红外探测器中的像素点与辐射网格编号(i,j)相一致。
得到待测网格。
上述的基于辐照反射法的曲面红外发射率测量方法，所述步骤2采集红外辐射亮度进一步包括：
第一步，设置红外辐射亮度采集装置
参考体为均匀涂覆红外发射涂层的正方形钛合金平板，涂覆红外发射涂层的平面为辐射面，钛合金平板边长为L1，L1＝20～40mm，参考体在3～5μm波段范围内的反射率为ρc，ρc＝0.398～0.505。
参考体竖直放置，参考体辐射面与红外辐射亮度采集装置的光轴垂直。
待测目标竖直放置，面向待测目标涂层面进行投影，待测目标涂层面与投影面的最小距离为0m。投影面与参考体辐射面位于同一竖直平面内，且待测目标涂层面与参考体辐射面均面向红外辐射亮度采集装置。
红外辐射亮度采集装置的探测器采集的波段为Δλ，Δλ＝3～5μm，红外辐射亮度采集装置输出模式为红外辐射亮度。
红外辐射亮度采集装置的红外探测器为中波红外热像仪，采集的波段为Δλ，Δλ＝3～5μm，帧像素为640×512，帧率为25Hz，积分时间为4490μs，输出模式为红外辐射亮度。
红外辐射亮度采集装置的辐射器与红外辐射亮度采集装置的红外探测器之间距离为a，1m≤a≤5m；红外探测器与待测目标投影面、参考体辐射面之间的距离为b，2.5m≤b≤25.0m；辐射器与待测目标投影面、参考体辐射面之间的距离为c，5m≤c≤10m。
上述的基于辐照反射法的曲面红外发射率测量方法，所述步骤2采集红外辐射亮度进一步包括：
第二步，采集辐射目标的红外辐射亮度
第一次采集辐射目标的红外辐射亮度。红外辐射亮度采集装置的辐射器对待测网格(i,j)和参考点施加红外辐射亮度为Lr1的主动辐照，辐照时间为t1，t1＝10～20s。同时采集待测网格(i,j)区域与参考点处的红外辐射亮度，采集时间为t2，t2＝4～6s，得到待测网格(i,j)的红外辐射亮度L1(i，j)，参考点的红外辐射亮度Lc1。
第二次采集辐射目标的红外辐射亮度。改变红外辐射亮度采集装置的辐射器产生的辐照能量，红外辐射亮度采集装置辐射器对待测网格(i,j)和参考点施加红外辐射亮度为Lr2的主动辐照，即Lr2与Lr1不相等，Lr2≠Lr1。辐射时间t3与第一次采集时相同，即t3＝t1，采集时间为t4，t4＝t2，得到待测网格(i,j)的红外辐射亮度L2(i，j)，参考点的红外辐射亮度LC2。
本发明的有益效果是：
一种基于辐照反射法的曲面红外发射率测量方法，将曲面目标投影到竖直平面，对投影面进行网格划分，得到编号的待测网格可近似看作一个平面，引入了辐照入射角和出射角，将曲面目标表面形状的变化以及辐照方向的变化归结为辐照入射角和出射角的变化，适用于均匀平行辐照、点源辐照、小面源辐照类型下不同曲面的红外发射率精确测量。
一种基于辐照反射法的曲面红外发射率测量方法，测量方法采用辐照反射法，通过对待测目标和参考体施加两次不同能量的主动辐照，消去了大气透过率、环境辐射及大气辐射对红外发射率测量精度的影响，且不需要目标的真实温度，提高了待测网格和参考体参考点红外辐射亮度的测量精度，从而提高了红外发射率的测量精度。
一种基于辐照反射法的曲面红外发射率测量方法，利用待测网格上的辐射入射角和出射角，对待测网格的测量红外发射率进行修正，同时引入了曲面修正系数的概念，统一了不同辐照情况下曲面红外发射率的修正系数，得到了平行辐照、点源辐照和小面源辐照三种不同照射情况的修正公式。对曲面目标上所有的待测网格逐一进行修正，得到整个曲面目标的红外发射率。实现了曲面目标红外发射率的精确测量方法。
具体实施方式
实施例
一种基于辐照反射法的曲面红外发射率测量方法，在对待测目标和参考体施加两次不同能量的主动辐照下，分别采集待测网格和参考体参考点的红外辐射亮度，通过计算得到待测网格的测量红外发射率；对三种不同类型辐射源的物理光照方程进行公式推导，得到待测网格红外发射率的修正系数，对待测网格测量计算得到的测量红外发射率进行修正，得到待测网格最终的红外发射率。最后对每一个辐射网格进行测量修正，获得整个待测曲面目标的红外发射率。测定方法包括如下步骤：
步骤1，划分待测网格
将待测目标投影到竖直平面，在投影面上建立二维坐标系，对投影面进行网格划分，使划分后的待测网格近似为一个平面，得到待测网格。
首先，以涂覆低红外发射率涂层的曲面金属板作为待测目标，将待测目标投影到竖直平面，形成待测目标投影面，以待测目标投影面为平面建立二维坐标系，对该投影面进行网格划分，划分的投影面上的网格称为辐射网格，辐射网格相对应的待测目标区域称为待测网格。划分的标准为：待测网格满足小面源条件。辐射网格所在的最大矩形区域的网格数量为m×n个，其中，m为辐射网格沿横坐标划分的个数，n为辐射网格沿纵坐标划分的个数。
其次，确定每一个辐射网格中心点的坐标值。对每一个辐射网格按照坐标系上划分的次序编号为(i,j)，其中，i的取值为：1、2、…、i、…、m；n的取值为：1、2、…、j、…、n。辐射网格编号(i,j)作为辐射网格中心点的坐标值。待测目标所对应的辐射网格(i,j)称为待测网格，同时，使红外探测器中的像素点与辐射网格编号(i,j)相一致。
得到待测网格。
步骤2，采集红外辐射亮度
首先，设置红外辐射亮度采集装置。其次，对待测网格和参考体施加两次不同能量的主动辐照，通过红外探测器采集两次辐照下待测网格和参考体的红外辐射亮度数据。
第一步，设置红外辐射亮度采集装置
参考体为均匀涂覆红外发射涂层的正方形钛合金平板，涂覆红外发射涂层的平面为辐射面，钛合金平板边长为L1，L1＝20～40mm，参考体在3～5μm波段范围内的反射率为ρc，ρc＝0.398～0.505。
参考体竖直放置，参考体辐射面与红外辐射亮度采集装置的光轴垂直。
待测目标竖直放置，面向待测目标涂层面进行投影，待测目标涂层面与投影面的最小距离为0m。投影面与参考体辐射面位于同一竖直平面内，且待测目标涂层面与参考体辐射面均面向红外辐射亮度采集装置。
红外辐射亮度采集装置的探测器采集的波段为Δλ，Δλ＝3～5μm，红外辐射亮度采集装置输出模式为红外辐射亮度。
红外辐射亮度采集装置的红外探测器为中波红外热像仪，采集的波段为Δλ，Δλ＝3～5μm，帧像素为640×512，帧率为25Hz，积分时间为4490μs，输出模式为红外辐射亮度。
红外辐射亮度采集装置的辐射器与红外辐射亮度采集装置的红外探测器之间距离为a，1m≤a≤5m；红外探测器与待测目标投影面、参考体辐射面之间的距离为b，2.5m≤b≤25.0m；辐射器与待测目标投影面、参考体辐射面之间的距离为c，5m≤c≤10m。
采用的辐射器或为平行辐照辐射器、或为点源辐照辐射器、或为小面源辐照辐射器，分别称为Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型辐射器。
调整红外探测器的焦距，使待测目标和参考体同时出现在红外辐射亮度采集装置红外探测器的视场中，待测目标和参考体所处位置在红外辐射亮度采集装置辐射器的辐射范围内。
第二步，采集辐射目标的红外辐射亮度
以待测网格(i,j)、参考体参考点为辐射目标。
通过红外辐射亮度采集装置的辐射器对辐射目标施加两次不同红外辐射亮度的主动辐照，利用红外辐射亮度采集装置分别采集辐射目标的红外辐射亮度值。
首先，确定待测网格及参考体位置。
选取辐射网格(i,j)对应的待测网格(i,j)为待测网格。对于待测网格(i,j)，红外辐射亮度采集装置的辐射器的照射方向与该待测网格(i,j)处法线方向的夹角为ω(i,j)，选取参考体中心点为参考点，使辐射器与该参考点所在参考体平面的法线方向的夹角为ωc；
当红外辐射亮度采集装置的辐射器为小面源辐照时，小面源辐照待测网格的方向与小面源法线之间的夹角为ωm(i,j)，小面源辐照待参考体参考点的方向与小面源法线之间的夹角为ωmc。
辐射器与待测网格(i,j)和参考点处的距离分别是r1、r2。
其次，分别采集待测网格和参考体的红外辐射亮度
采用红外辐射亮度采集装置，分两次采集待测网格(i,j)和参考体参考点的红外辐射亮度。
第一次采集辐射目标的红外辐射亮度。红外辐射亮度采集装置的辐射器对待测网格(i,j)和参考点施加红外辐射亮度为Lr1的主动辐照，辐照时间为t1，t1＝10～20s。同时采集待测网格(i,j)区域与参考点处的红外辐射亮度，采集时间为t2，t2＝4～6s，得到待测网格(i,j)的红外辐射亮度L1(i，j)，参考点的红外辐射亮度Lc1。
第二次采集辐射目标的红外辐射亮度。改变红外辐射亮度采集装置的辐射器产生的辐照能量，红外辐射亮度采集装置辐射器对待测网格(i,j)和参考点施加红外辐射亮度为Lr2的主动辐照，即Lr2与Lr1不相等，Lr2≠Lr1。辐射时间t3与第一次采集时相同，即t3＝t1，采集时间为t4，t4＝t2，得到待测网格(i,j)的红外辐射亮度L2(i，j)，参考点的红外辐射亮度LC2。
至此，得到第一次辐照下待测网格(i,j)和参考点的红外辐射亮度分别为L1(i,j)和LC1；第二次辐照下待测网格(i,j)和参考点的红外辐射亮度分别为L2(i，j)和LC2。
表1相关参数
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 辐射器类型 | Ⅰ型 | Ⅱ型 | Ⅲ型 |
| ρ<sub>c</sub> | 0.398 | 0.421 | 0.505 |
| a/m | 1 | 3 | 5 |
| b/m | 2.5 | 12 | 25 |
| c/m | 5 | 7 | 10 |
| t<sub>1</sub>/s | 10 | 15 | 20 |
| t<sub>2</sub>/s | 4 | 5 | 6 |
步骤3，求取待测网格(i,j)的测量红外发射率
利用步骤2得到的待测网格(i,j)处第一次和第二次主动照射下的红外辐射亮度L1(i,j)和L2(i，j)，以及参考点第一次和第二次主动照射下的红外辐射亮度LC1和LC2，待测网格(i,j)的测量红外发射率ε(i,j)由下式计算得出。
式(1)中，ρc为参考点的反射率。
至此，得到了待测网格(i,j)的测量红外发射率。
步骤4，求取待测网格(i,j)红外发射率
求取待测网格(i,j)红外发射率的过程即为对测量红外发射率ε(i,j)进行修正的过程。
待测网格(i,j)红外发射率
计算式如下：
式(2)中，
为待测网格(i,j)红外发射率，K(i,j)为待测网格(i,j)的修正系数。
K(i,j)的影响因素为辐射器的类型和待测网格(i,j)曲面的形状，但这两种因素均可归结为辐射器辐照在目标表面入射角度的变化。
待测网格(i,j)的修正系数K(i,j)计算式如下：
相应地，待测网格(i,j)的红外发射率
为：
至此，得到待测网格(i,j)的红外发射率。
对于不同类型的辐照源有不同的修正系数K(i,j)，本申请对均匀平行辐照、点源辐照和小面源辐照照射的曲面目标的情况进行修正。
首先，在实际环境中，考虑大气透过率、环境辐射和大气程辐射对红外发射率测量的影响，由物理光照方程，可得步骤2中当对待测目标施加主动辐照时，红外探测器接收到待测网格的红外辐射亮度为：
L＝τ(Le(ω0)+∫Ωf(ω(i,j),ω0)LE(ω(i,j))cosω(i,j)dΩi+A)+LA (5)
式(5)中，L为红外探测器接收到待测网格的总红外辐射亮度，τ为大气透过率，f(ω(i,j),ω0)为双向反射函数，Le(ω0)为待测网格自身发射的红外辐射亮度，ω(i,j)为入射角,ω0为出射角，LE(ωi)为环境红外辐射亮度，LA为大气程红外辐射亮度，ω(i,j)为辐射网格的入射角，A为辐射器辐照待测网格时红外探测器获得的红外辐射亮度。
对于参考点处红外探测器接收到的总红外辐射亮度，式(5)同样适用。只不过此时式中的A为辐射源施加的主动辐照对参考点产生的红外辐射亮度。入射角和出射角也是相对于参考体来说的。
其次，获得不同类型辐照源器下A的表达式。采用不同的辐射器主动照射待测目标和参考体时，式(5)中的A将会有不同的表达形式。下面将详细阐述均匀平行辐照、点源辐照和小面源辐照照射曲面时A的表达公式。
(1)均匀平行辐照
当辐射器对待测目标施加均匀平行辐照时，A的表达式为：
A＝f(ω(i,j),ω0)Lracosω(i,j)dΩr (6)
式中f(ωr1,ω0)为双向反射函数，Lra为均匀平行辐照的红外辐射亮度，ω(i,j)为入射角，ω0为出射角。
(2)点源辐照
当辐射器对待测目标施加均匀平行辐照时，A的表达式为：
式中Ira为点源辐照的红外辐射强度，r1为辐射源与待测网格之间的距离。
(3)小面源辐照
当辐射器对待测目标施加小面源型辐照时，A的表达式为：
式(8)中Lra为小面源辐照的红外辐射亮度，r1为辐射源与待测网格之间的距离，ωm(i,j)为小面源辐射源辐射的出射角，ω(i,j)为待测网格的入射角，ΔAS为小面源辐射源的面积。
同理，对于均匀平行辐照、点源辐照和小面源辐照照射参考体时，A的表达公式式(6)、式(7)、式(8)同样适用。只不过此时式中的出射角、入射角和距离是对于参考体的参数。
最后，在不同辐射源照射待测网格和参考体时，分别将A的表达式带入式(5)中，可得步骤2中在两次不同能量辐照下，待测网格处红外探测器测量的红外辐射亮度L1(i,j)和L2(i，j)的表达式；参考点处红外探测器测量的红外辐射亮度LC1和LC2的表达式。将L1(i,j)、L2(i，j)、LC1、LC2的式子带入式(4)，经过推导可得到待测网格测量红外发射率的修正式为(4)。
至此，得到待测网格(i,j)的红外发射率。
例如：
当红外辐射亮度采集装置的辐射器选择均匀平行辐照，施加在待测目标上的均匀平行辐照的红外辐射亮度为Lr1时，红外探测器接收到待测网格的红外辐射亮度为
辐照的红外辐射亮度改变为Lr2时，红外探测器接收到待测网格的红外辐射亮度为
则，
L2(i,j)-L1(i,j)＝τf(ω(i,j),ω0)(Lr2-Lr1)cosω(i,j)dΩr (11)
同理，对于参考体有
Lc2-Lc1＝τfc(ωc,ω0)(Lr2-Lr1)cosωcdΩr (12)
将式(11)，式(12)代入式(1)，得：
式(13)中，ε(i,j)为待测网格(i,j)的测量红外发射率，ρ为待测网格的反射率。
由于待测网格实际的红外发射率为
代入式(11)，则有
得到待测网格(i,j)在均匀平行辐照下的红外发射率修正式为式(14)。
步骤5，绘制待测目标红外发射率的红外图像
面红外发射率是指红外发射率在物体表面各位置处的分布。
重复步骤2至步骤4，得到全部待测网格的红外发射率的值，即涂覆低红外发射率涂层的曲面金属板上每一待测网格的红外发射率。
将每一待测网格的红外发射率对应地绘制在辐射网格平面坐标系中，得到待测目标辐射面红外发射率的分布图，即待测目标面红外发射率图像。
至此，得到涂覆低红外发射率涂层的曲面金属板红外发射率的红外图像，即为曲面目标红外发射率。
Claims (4)
1.一种基于辐照反射法的曲面红外发射率测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，划分待测网格：
以涂覆红外低发射率涂层的曲面金属板为待测目标，将待测目标投影到竖直平面，在投影面上建立二维坐标系，对投影面进行网格划分，使划分后的待测网格近似为一个平面，得到待测网格；
步骤2，采集红外辐射亮度：
第一步，设置红外辐射亮度采集装置：
以待测网格(i,j)、参考体参考点为辐射目标；
采用的辐射器或为平行辐照辐射器、或为点源辐照辐射器、或为小面源辐照辐射器，分别称为Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型辐射器；
调整红外探测器的焦距，使待测目标和参考体同时出现在红外辐射亮度采集装置红外探测器的视场中，待测目标和参考体所处位置在红外辐射亮度采集装置辐射器的辐射范围内；
第二步，采集辐射目标的红外辐射亮度：
通过红外辐射亮度采集装置的辐射器对辐射目标施加两次不同辐射亮度的主动辐照，利用红外辐射亮度采集装置分别采集辐射目标的红外辐射亮度值；
首先，确定待测网格及参考体位置：
选取辐射网格(i,j)对应的待测网格(i,j)为待测网格；对于待测网格(i,j)，红外辐射亮度采集装置的辐射器的照射方向与该待测网格(i,j)处法线方向的夹角为ω(i,j)，选取参考体中心点为参考点，使辐射器与该参考点所在参考体平面的法线方向的夹角为ωc；当红外辐射亮度采集装置的辐射器为小面源辐照时，小面源辐照待测网格的方向与小面源法线之间的夹角为ωm(i,j)，小面源辐照待参考体参考点的方向与小面源法线之间的夹角为ωmc；
辐射器与待测网格(i,j)和参考点处的距离分别是r1、r2；
其次，分别采集待测网格和参考体的红外辐射亮度：
采用红外辐射亮度采集装置，分两次采集待测网格(i,j)和参考体参考点的红外辐射亮度；
得到第一次辐照下待测网格(i,j)和参考点的红外辐射亮度分别为L1(i,j)和LC1；第二次辐照下待测网格(i,j)和参考点的红外辐射亮度分别为L2(i，j)和LC2；
步骤3，求取待测网格(i,j)的测量红外发射率：
利用步骤2得到的待测网格(i,j)处第一次和第二次主动照射下的红外辐射亮度L1(i,j)和L2(i，j)，以及参考点第一次和第二次主动照射下的红外辐射亮度LC1和LC2，待测网格(i,j)的测量红外发射率ε(i,j)由下式计算得出；
式(1)中，ρc为参考点的反射率；
至此，得到了待测网格(i,j)的测量红外发射率；
步骤4，求取待测网格(i,j)红外发射率：
求取待测网格(i,j)红外发射率的过程即为对测量红外发射率ε(i,j)进行修正的过程；
待测网格(i,j)红外发射率
计算式如下：
式(2)中，
为待测网格(i,j)红外发射率，K(i,j)为待测网格(i,j)的修正系数；
K(i,j)的影响因素为辐射器的类型和待测网格(i,j)曲面的形状，但这两种因素均可归结为辐射器辐照在目标表面入射角度的变化；
待测网格(i,j)的修正系数K(i,j)计算式如下：
相应地，待测网格(i,j)红外发射率
为：
至此，得到待测网格(i,j)红外发射率；
步骤5，绘制待测目标红外发射率的红外图像：
重复步骤2至步骤4，直至得到全部待测网格的红外发射率的值，即涂覆红外低发射率涂层的曲面金属板上每一待测网格的红外发射率；
将每一待测网格的红外发射率对应地绘制在辐射网格平面坐标系中，得到待测目标辐射面红外发射率的分布图，即待测目标面发射率图像；
至此，得到涂覆红外低发射率涂层的曲面金属板红外发射率的红外图像，即为曲面目标红外发射率。
2.根据权利要求1所述的基于辐照反射法的曲面红外发射率测量方法，其特征在于，所述步骤1划分待测网格进一步包括：
首先，以涂覆低红外发射率涂层的曲面金属板作为待测目标，将待测目标投影到竖直平面，形成待测目标投影面，以待测目标投影面为平面建立二维坐标系，对该投影面进行网格划分，划分的投影面上的网格称为辐射网格，辐射网格相对应的待测目标区域称为待测网格；划分的标准为：待测网格满足小面源条件；辐射网格所在的最大矩形区域的网格数量为m×n个，其中，m为辐射网格沿横坐标划分的个数，n为辐射网格沿纵坐标划分的个数；
其次，确定每一个辐射网格中心点的坐标值；对每一个辐射网格按照坐标系上划分的次序编号为(i,j)，其中，i的取值为：1、2、…、i、…、m；n的取值为：1、2、…、j、…、n；辐射网格编号(i,j)作为辐射网格中心点的坐标值；待测目标所对应的辐射网格(i,j)称为待测网格，同时，使红外探测器中的像素点与辐射网格编号(i,j)相一致；得到待测网格。
3.根据权利要求1所述的基于辐照反射法的曲面红外发射率测量方法，其特征在于，所述步骤2采集红外辐射亮度进一步包括：
第一步，设置红外辐射亮度采集装置：
参考体为均匀涂覆红外发射涂层的正方形钛合金平板，涂覆红外发射涂层的平面为辐射面，钛合金平板边长为L1，L1＝20～40mm，参考体在3～5μm波段范围内的反射率为ρc，ρc＝0.398～0.505；
参考体竖直放置，参考体辐射面与红外辐射亮度采集装置的光轴垂直；
待测目标竖直放置，面向待测目标涂层面进行投影，待测目标涂层面与投影面的最小距离为0m；投影面与参考体辐射面位于同一竖直平面内，且待测目标涂层面与参考体辐射面均面向红外辐射亮度采集装置；
红外辐射亮度采集装置的探测器采集的波段为Δλ，Δλ＝3～5μm，红外辐射亮度采集装置输出模式为红外辐射亮度；
红外辐射亮度采集装置的红外探测器为中波红外热像仪，采集的波段为Δλ，Δλ＝3～5μm，帧像素为640×512，帧率为25Hz，积分时间为4490μs，输出模式为红外辐射亮度；
红外辐射亮度采集装置的辐射器与红外辐射亮度采集装置的红外探测器之间距离为a，1m≤a≤5m；红外探测器与待测目标投影面、参考体辐射面之间的距离为b，2.5m≤b≤25.0m；辐射器与待测目标投影面、参考体辐射面之间的距离为c，5m≤c≤10m。
4.根据权利要求3所述的基于辐照反射法的曲面红外发射率测量方法，其特征在于，所述步骤2采集红外辐射亮度进一步包括：
第二步，采集辐射目标的红外辐射亮度：
第一次采集辐射目标的红外辐射亮度；红外辐射亮度采集装置的辐射器对待测网格(i,j)和参考点施加红外辐射亮度为Lr1的主动辐照，辐照时间为t1，t1＝10～20s；同时采集待测网格(i,j)区域与参考点处的红外辐射亮度，采集时间为t2，t2＝4～6s，得到待测网格(i,j)的红外辐射亮度L1(i，j)，参考点的红外辐射亮度Lc1；
第二次采集辐射目标的红外辐射亮度；改变红外辐射亮度采集装置的辐射器产生的辐照能量，红外辐射亮度采集装置辐射器对待测网格(i,j)和参考点施加红外辐射亮度为Lr2的主动辐照，即Lr2与Lr1不相等，Lr2≠Lr1；辐射时间t3与第一次采集时相同，即t3＝t1，采集时间为t4，t4＝t2，得到待测网格(i,j)的红外辐射亮度L2(i，j)，参考点的红外辐射亮度LC2。
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