红外测温技术是电力行业常用的设备故障检测手段，在气体绝缘组合电器设备(Gas InsulatedSwitchgear，GIS)故障诊断中有着重要应用。为提高 GIS设备红外测温精度，建立了一个红外测温模型并提出一种 SF6透射率校正方法。首先，基于热辐射理论建立红外测温模型，并给出不同条件下的简化模型。然后，为提高温度测量精度，考虑 SF6透射率对红外模型测温模型输出结果的影响，给出不同条件下的 SF6透射率校正方法。最后，进行实际的温度测量实验，验证所建立的红外测温模型及所提 SF6透射率校正方法的有效性。实验结果表明，与未进行 SF6透射率校正的方法相比，使用所提 SF6透射率校正方法后温度测量精度得以提高，误差最高降低了 66.7%。所提方法为电网故障检测及监控打下基础，在电网故障检测、电网安全作业等方面有着广阔的应用前景。

水雾环境对红外辐射有着较强的衰减作用。在工业生产中水雾环境十分常见, 连铸二冷区铸坯的冷却装置采用的就是人工水雾系统, 而准确掌握连铸二冷区铸坯表面温度对提高产品质量的稳定性具有重要意义。针对二冷区大量水雾对连铸坯表面非接触式测温存在干扰的问题, 提出了一种基于 Mie 散射理论的校正方法。首先根据现场使用的气水喷嘴进行模拟实验, 分析现场水雾的水流分布, 建立水雾状态模型; 然后分析水雾状态模型下红外辐射的衰减特性, 通过模拟试验计算得到相应的消光系数, 并利用朗伯比尔定律得到红外辐射衰减的校正因子, 将校正因子添加至非接触式红外测温系统中进行实时温度值的校正。研究表明, 通过校正因子的导入能够有效地提高非接触式红外测温系统的精度。

针对在线式红外测温仪的测温精度易受环境温度影响, 导致测温误差增大的问题, 提出一种基于环境温度的红外测温补偿方法, 以减少测温误差。首先根据红外测温原理, 搭建了红外测温实验平台, 获取了不同环境温度下的测温数据; 然后利用最小二乘法原理对提取的测温误差均值进行误差-环境温度的曲线拟合, 得到了红外测温补偿模型; 最后对其进行了实验验证。实验结果表明, 使用该补偿模型对红外测温数据进行补偿, 得到的红外测温值与真实目标温度值的最大相对误差为0.29%, 说明提出的补偿方法降低了环境温度对红外测温的影响, 有效提高了红外测温精度。

本文提出一种对飞行中的飞机蒙皮进行辐射测量和温度反演的方法。首先建立蒙皮辐射模型、大气传输模型和绝对辐射校正模型, 然后推导出温度反演的公式, 使用逐次逼近法计算蒙皮温度。在理论分析的基础上, 使用 8～12 μm的宽波段长波红外相机进行试验验证和温度反演, 对反演温度的不确定度计算并进行修约, 得到 5 km飞行高度的民航飞机蒙皮温度的修约结果为 268 K, 修约不确定度为 4K, 修约相对不确定度为 1.49%。论文研究工作对获取飞机目标红外辐射特性有重要参考价值。

以红外测温技术为背景, 着重研究了ｆ(Ｔ)＝∫λ２λ１ＲλＬｂλ(Ｔ)ｄλ≈ＣＴｎ模型, 即某段波长范围内, 黑体辐射在探测器上引起的响应, 称其为黑体波段辐射亮度响应。 对于不同的探测器, 不同的波长区间, 不同的温度范围, 有不同的C及n。 n值难以准确获取, 多数研究者试验时使用Inagaki及Okamoto在1996年提出的三个固定波段模型, 不能很好的扩展到任意波段的探测器。 通过使用“维恩近似公式”代替普朗克公式, 从理论上推导出ｆ(Ｔ)的解析式, 得到了黑体波段辐射亮度响应的通用公式, 从而能够通过理论计算的方式, 求取任意波段内黑体波段辐射亮度响应ｆ(Ｔ)。 使用黑体波段辐射亮度响应的通用公式进行了两项仿真工作。 一是将通用公式在全波段内进行积分, 得到解析式Ｍｂｂ＝5.238 5×10-8T4, 并与斯蒂芬玻尔兹曼定律对比。 通用公式求得的系数σ′＝5.238 5×10-8与斯蒂芬玻尔兹曼常数σ＝5.667 9×10-8差值为0.429 4×10-8。 二是使用通用公式计算出8~13 μm波段内黑体波段辐射亮度响应ｆ(Ｔ), 并绘图与Inagaki及Okamoto文章中的拟合结果ｆ(Ｔ)≈0.136σＴ4.09进行对比, 结果曲线基本一致。 两项仿真说明了通用公式的正确性, 在此基础上, 进一步进行实验验证。 以实验室内面源辐射体为目标, 根据所提出的通用公式, 计算被测目标的发射率ε, 并将之与目标发射率参考值ε0对比。 面源辐射体实验结果: ０＝0.92为参考值, ＝0.93为测量值, 发射率误差为0.01。 实验误差较小, 说明所提出的通用公式可用于红外测温的工程实践中。 通用公式与原模型ｆ(Ｔ)≈ＣＴｎ相比, 最大的优势在于可以在任意波段内, 不需考虑温度分区, 通过理论计算的方式, 求取黑体波段辐射亮度响应ｆ(Ｔ), 具有通用性。 黑体波段辐射亮度响应的通用公式进一步完善了红外测温技术的基础理论。

为了提高激光辐照下加热点处红外测温精度, 建立了多变量测温补偿模型, 研究了测量距离、测量角度与测量精度的关系。采用单一变量与正交变量结合的方法, 建立关于测量距离与测量角度的二元变量补偿模型, 并进行误差补偿模型验证实验。结果表明: 补偿模型与实际测量结果可以较好地匹配, 补偿后测量误差为±1.25%, 与补偿之前相比测量精度提高64.25%, 验证了补偿模型的正确性, 为激光辐照下加热点温度红外测量提供理论指导。

针对 E1897-97标准未给出半透明体透射率测量的理论模型, 也未考虑被测材料温度变化对透射率测量结果影响问题, 依据红外测温原理以及 E1897-97标准的测量条件和测量方法, 推导出了半透明体透射率测量的理论公式; 选用了几种不同规格的半透明体双面硅进行了实验测试, 将半透明体透射率实验测试值、理论计算值、出厂测量值进行分析比较, 得到了在各种温度背景下半透明体的透射率测量值相对于理论计算值的误差, 透射率测量值相对于出厂测量值的误差, 分析了测量误差发生的原因。提出了一种减少半透明体透射率测量误差的方法, 并通过实验进行了验证。实验结果与分析表明: 考虑被测材料温度变化, 对理论计算公式进行修正, 并使用改进的半透明体透射率测量方法, 透射率修正值与出厂测量值之间的误差降低到 3%以下, 证明了改进的透射率计算模型和透射率测量方法的正确性和可行性。

为了解决传统绝缘子红外检测方法存在检测盲区的问题，在绝缘子盘面温升规律仿真分析和实验研究的基础上，将盘面特征纳入劣化绝缘子诊断判据中，提出了一种基于铁帽和盘面温升特征的劣化绝缘子红外检测方法，现场实测验证情况表明该方法可以提高绝缘子检测的准确率。绝缘子盘面温升规律实验研究表明：劣化绝缘子盘面温度较相邻正常绝缘子低，呈“负温升”特征；“负温升”特征的明显程度与劣化绝缘子在串中位置、环境湿度和表面污秽状况有关：两端位置时劣化绝缘子盘面“负温升”特征更明显，湿度大时劣化绝缘子盘面“负温升”特征更明显。