【摘 要】
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冲击辐射温度是武器弹药性能测试、极端环境下材料状态的重要参量,精准测量冲击辐射温度在国防建设和工业制造中具有重要意义。冲击辐射温度由于其持续时间短、较难接触式测量以及温度范围广等特性,常见的测温方法难以满足测量要求。本文探讨了利用多光谱辐射测温法获取材料冲击辐射温度的方法,并提出了一种基于组合优化理论的冲击辐射温度反演方法,该方法有效提高了冲击辐射温度反演的精度以及效率。本文主要工作如下:1)通过
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冲击辐射温度是武器弹药性能测试、极端环境下材料状态的重要参量,精准测量冲击辐射温度在国防建设和工业制造中具有重要意义。冲击辐射温度由于其持续时间短、较难接触式测量以及温度范围广等特性,常见的测温方法难以满足测量要求。本文探讨了利用多光谱辐射测温法获取材料冲击辐射温度的方法,并提出了一种基于组合优化理论的冲击辐射温度反演方法,该方法有效提高了冲击辐射温度反演的精度以及效率。本文主要工作如下:1)通过分析多光谱辐射测温法与冲击辐射温度特性,探讨了基于维恩公式所建立的冲击辐射温度反演模型的不足,并在此基础上,结合普朗克辐射定律、物体温度、发射率以及波长之间的关系,构建了一种基于普朗克公式的冲击辐射温度反演模型。2)针对测量环境复杂,采集到的光谱数据存在噪声干扰,影响温度反演结果准确性的问题。将CEEMDAN滤波去噪与小波阈值去噪相结合,设计了基于CEEMDAN的小波阈值去噪算法,对实验采集到的光谱辐射数据进行去噪处理,去除数据中所包含的噪声信息,并利用仿真验证了算法的可行性及有效性。该算法有效提高了实验数据的准确性和平滑性,为温度反演的准确性提供数据保障。3)针对冲击辐射温度反演中发射率未知的问题。基于组合优化理论,将发射率的未知量转化为制定的约束,以有效求解冲击辐射温度反演问题。通过将平衡优化器算法与序列二次规划算法结合,设计了基于组合优化理论的冲击辐射温度反演算法,避免了单一算法求解稳定性差及求解速度慢的缺点。仿真验证了该温度反演方法的可行性和有效性,通过调节算法中的参数,进一步提高了温度反演的精度和效率。4)选用金属铜作为目标材料,利用实验测试系统获取铜在冲击状态下的光谱辐射数据。分别利用最小二乘法、内点罚函数法以及本文算法,对所建立的温度反演模型进行了求解,获取铜的冲击辐射温度值,并将三种求解方法的反演结果与理论温度值进行对比,结果表明本文算法在温度求解中的精度更高,验证了该方法的实用性,以及在实际冲击辐射温度测量中的可行性。
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