现代科技发展对温度的辐射测量提出了更高的要求, 采用波长封闭求解温度的多波长测温法得到了广泛应用。 然而准确确定被测物体发射率的函数表征是测量真实温度的难题。 引入仪器测量的概念后, 将确定物体发射率的难题转化为确定仪器发射率模型, 用物体与仪器发射率光谱分布曲线的交点波长构造真实温度封闭求解的条件, 是辐射测温的一大进步。 研究提出采用波段积分消除物体辐射二元函数带来的波长对测温的影响, 并且积分中值波长恰巧可以取代交点波长, 结合“谱色函数”实现了对上述曲线交点的捕捉, 完成了真实温度的测量。 需要明确, 测温所需波长个数并非越多越好。 对普朗克定律中第一、 第二辐射常数进行修定, 得到了广义测温模型, 使得测量所需波长数目限定为“3”, 其可以作为普朗克定律与发射率级数模型乘积表征所需测温波长的下限数目, 这是辐射测温的另一突破。 用物体辐射定义层面上的数学形式表示广义模型, 实现广义模型与线性仪器发射率的对接。 在可见光与近红外大气窗口波段内, 对广义模型和仪器测量方程进行数值拟合, 验证了定义式与广义模型在任意波段内的适应性。 在可见光波段内, 对金属钨的实验数据进行仿真计算, 结果表明: 广义模型通过调整有限的待定参数, 很好地还原了金属钨的辐射数据; “谱色函数”的设计能够实现对测温波长的有效分辨; 计算得到金属钨的温度相对误差均小于0.15%, 证明基于光谱分布曲线交点捕捉的测温方法是实现物体真实温度辐射测量的有效途径。

建立了挠性支撑结构的力学模型及优化设计模型, 以使光学元件挠性支撑结构同时满足元件定位的刚度要求和温度适应性的柔度要求, 同时给出了相应的建模方法。考虑挠性支撑结构是由圆周对称分布的挠性单元组成的, 故将挠性单元简化为超静定梁结构, 应用虚功原理推导了挠性单元的径向及切向刚度。然后, 假设光学元件为刚性体, 根据力平衡条件及变形协调条件, 推导了挠性支撑结构的整体刚度, 并引入修正因子补偿了刚体假设带来的误差。最后, 以挠性支撑结构总变形能为目标函数, 推导了同时考虑挠性支撑结构几何构形及参数的协同优化设计模型, 通过引入了整型变量将结构整体刚度简化为整型变量和离散刚度的线性组合, 从而使优化模型中不含有谐波函数项。基于数值仿真和实验对结构刚度模型进行了验证, 结果显示: 实验、仿真和理论计算结果一致。此外, 以透镜支撑为例, 验证了挠性支撑结构的优化设计方法, 有限元分析结果表明, 透镜面形精度较初始设计提高了23%。