波长积分双色法及其测温精度分析

作者：胡宗杰; 张骏捷; 高宇; 张耀祖; 龚慧峰; 方恺; 吴志军; 李理光^*

来源：工程热物理学报, 2020, 41(07): 1808-1819.

• 双色法
• 波长积分
• CMOS高速相机
• 火焰温度
• 蜡烛火焰

现代彩色高速高分辨率相机内部配置了广谱的红、绿、蓝拜尔滤镜,既可获得丰富的火焰图像信息,也可以根据所得彩色火焰图片,基于火焰中碳烟的辐射,利用双色法计算火焰的温度。本文比较系统地阐述了波长积分双色法的基本原理,介绍了图片像素值插值方法,成像系统光学响应系数测定、黑体表征温度标定,以及火焰温度和碳烟KL因子分布的计算过程。本文利用彩色CMOS高速相机和波长积分双色法测量了蜡烛火焰温度,以热电偶测温结果为基准,发现高速相机内部的散粒噪声会使测温结果产生约3%的误差,采用基于原始单色灰度值的线性插值算法可使最大相对误差率绝对值降低约1.5%。与厂商通用的光学响应系数相比,采用本文自测的光学响应系数来计算,能够使最大相对误差率绝对值降低约3.3%。与定波长双色法相比,波长积分双色法的最大相对误差率绝对值降低约5.1%.最终本文波长积分双色法在所研究范围内的最大相对误差率绝对值约为3.1%。除蜡烛火焰外,本文方法适用于其他含碳烟火焰。

• 单位
  同济大学