黑体腔被广泛应用于各行各业的温度测量系统中,各行业的发展也对温度测量提出了更高的要求,因此,设计合理的腔体结构来提高黑体腔的发射率成为相关研究领域的主要研究内容。本文研究了一种采用接触-非接触式测温方法测量高温的黑体腔传感器,分别采用积分方程法、蒙特卡罗法和有限元分析法建立黑体腔模型并进行仿真分析,讨论了各项参数对黑体腔积分发射率的影响,提出了黑体腔传感器结构优化设计方案。论文主要研究内容如下:首先,给出了积分方程法和有限元分析法的基本思想,分别基于上述两种方法建立圆筒形和圆锥形黑体腔模型然后对其积分发射率进行求解,分析了腔体在不同长径比、孔径比等几何结构参数以及在不同材料发射率下积分发射率的变化情况。然后,给出了蒙特卡罗方法的核心思想,介绍了基本的黑体辐射理论,分别建立圆筒形、圆锥形黑体腔的蒙特卡罗模型,基于光线追迹算法实现对腔体积分发射率的计算,改变腔体几何结构,观察黑体腔发射率的大小随几何结构变化情况,通过改变参数确定黑体腔的最佳结构参数。最后,将三种方法的结果进行对比分析,指出了每种方法在计算腔体发射率时的优势劣势,指出有限元分析法和蒙特卡罗法克服了复杂腔体建模困难的问题,提高了计算速度。通过三种方法的互相校验,得出高温黑体腔传感器的结构优化设计方案。