火焰燃烧参数能直接反映火焰燃烧状态, 并对燃烧过程进行诊断、 预测和优化。 火焰温度及辐射率是燃烧状态的重要表征参数, 火焰温度及辐射率的准确测量对于建立燃烧模型、 优化燃烧过程和控制污染物排放有着非常重要的意义。 随着数字图像技术与光谱学的发展, 多光谱成像技术逐步应用于火焰燃烧温度及辐射率测量。 针对光谱仪空间分辨率低和RGB彩色相机光谱分辨率低的问题, 多光谱成像技术能获得兼顾空间分辨率及光谱分辨率的火焰光谱图像, 实现火焰温度及辐射率分布测量, 具有高时空分辨率、 响应快速及测温范围宽等优点。 因此, 提出了基于多光谱成像技术的火焰温度及辐射率测量方法, 搭建标准高温黑体辐射实验测量系统, 对多光谱相机665～960 nm波段开展高温黑体辐射响应系数标定实验, 获得多光谱相机25波段光谱响应标定系数, 通过四阶多项式拟合建立多光谱相机各波段下仪器响应值与理论辐射强度之间的关系, 并开展多光谱成像技术测量验证实验, 结果显示温度与辐射率测量的相对偏差分别小于1%与4%。 在此基础上, 以蜡烛火焰为研究对象, 建立了火焰多光谱成像测量系统, 获得了蜡烛火焰多光谱辐射图像, 基于普朗克辐射定律参数拟合方法, 实现了蜡烛火焰温度与辐射率分布测量。 测量结果表明： 火焰竖直平面上火焰中心区温度及辐射率均高于火焰上部和底部; 蜡烛火焰温度测量结果范围约为1 350～2 050 K, 火焰中心区最高温度约为2 050 K; 蜡烛火焰辐射率测量结果范围约为0.04～0.36, 火焰中心区最高辐射率为0.36。 测量结果与蜡烛火焰燃烧过程及辐射特性分布规律一致。

高速动车组列车空调系统为乘员提供舒适乘车环境的同时也消耗了大量的能源，侧窗玻璃约占车身侧墙面积的30%，对列车空调系统的负荷影响很大。本文研究了列车静止和运动状态下侧窗玻璃的隔热性能，同时研究了玻璃组成和辐射率对侧窗玻璃隔热性能的影响。结果表明：列车静止状态下，随着玻璃辐射率从0.070增加到0.837，夹层中空玻璃的传热系数增加了105%，夹层-中空真空复合玻璃的传热系数增加了209%；列车高速运动状态下，夹层中空玻璃的传热系数增加了120%，夹层-中空真空复合玻璃的传热系数增加了228%。

小行星表面温度是研究行星热物理特性的关键参数。 太阳系中小天体的轨道动力学研究具有多种实际应用, 包括预测行星体轨道和撞击产生的陨石坑率、 选择航天器合适的探测采样目标。 对于近地天体, 分析它们的轨道结构、 星体的轨道演化和未来的偏移轨迹等近地天体动力学特性具有重要意义。 中国即将发射“天问二号”, 对近地小行星2016HO3进行热辐射探测和风化层采样。 “天问二号”预计在不远的将来到达环绕2016HO3的轨道。 研究了一种温度-比辐射率分离算法, 用于从“欧西里斯-雷克斯”热辐射光谱仪(OTES)辐亮度数据中, 计算与小行星2016HO3热物理性质相近的行星“贝努”(Bennu)的表面温度。 温度-比辐射率分离算法融合了发射率归一化法(NEM)、 比值法(RAT)、 发射率最大最小值差法(MMD), 是目前精度较高的一种表面温度反演算法。 为了验证算法的准确性, 使用了CRISM光谱库的光谱数据, 通过改变目标的温度和算法使用波段, 来研究算法对二者的敏感性。 其中, 因为仪器波段限制等原因, 尚无使用波段对算法的误差推导。 研究结果表明: (1)设置温度范围为115~415 K, 步长5 K, 随着温度的增加, 反演温度的均方根误差增加, 而发射率的误差大致不变。 (2)样本温度为295 K, 算法使用的波段起点为7.5 μm, 采样间隔0.04 μm, 终点为10~13.8 μm, 步长0.2 μm。 发现波长范围在7.5~13.8 μm, 算法的MMD模块的精度最高。 使用算法求解行星“贝努”的表面温度, 结果表明: 在剔除了大太阳高度角和高纬像素的情况下, 算法计算的温度的误差平均值为-0.366 0 K, 误差的标准差为1.0393 K。

采用Pekar变分法研究了双参量非对称高斯势二能级体系中电子态的概率密度、跃迁频率及体纵光学声子自发辐射率,并讨论了其单参量抛物势近似。数值结果表明:选用双参量非对称高斯势描写量子点中电子的受限效应能够更恰当地反映电子态的波动性、电子运动的统计规律性及声子自发辐射率的量子化特性,而其单参量抛物势近似给出的结果较为简单和粗糙。材料的色散及电声耦合对二能级体系中电子态的概率分布、量子跃迁频率和体纵光学声子自发辐射率的影响不能忽略。

为了提高LAMOST-HRS(Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopy Telescope-High Resolution Spectrograph)光谱分辨率以及光谱仪效率, 并建立一套可在仪器概念设计阶段分析杂散光的方法, 开展了在不进行BSDF测量的前提下, 对系统杂散光建模、分析的研究。首先根据粗糙度测量数据计算关键参数, 构建Harvey散射模型。接着通过显微镜观察光学面, 由MATLAB进行图像处理获取最大颗粒直径, 构建颗粒污染散射模型。然后导入光谱仪镀膜、光学元件、机械结构。对机械结构进行简化以提高分析效率。最后预估杂散光背景, 分析杂散光路径与组成。结果表明, LAMOST-HRS杂散光主要由光学面散射引起, 杂散辐射率为2.55%, 信噪比为16.01 dB, 达到设计指标要求。

以提钒尾渣为主要原料制造的黑瓷远红外辐射板, 具有宽泛的烧结温度、突出的着色作用和优良的成瓷性能, 第四周期过渡金属氧化物的含量大于80％, 辐射率高达0.95, 经过2 000 h 、650 ℃加速老化试验, 辐射率无变化, 黑瓷板表面层不会脱落。通过扫描电镜对素坯板和黑瓷板的断口形貌和显微组织进行观察发现, 素坯板主要由钛铁矿、板钛铁矿和拉长石等矿物组成, 颗粒间呈机械混合状态, 黑瓷板由晶粒、玻璃体和气孔组成, 原料中大部分金属氧化物转移到晶粒中富集, 形成堇青石、锂辉石、锆英石等矿物, 被玻璃体紧密包围, 热冲击性优良, 化学稳定性好, 无毒无害无放射性, 是一种成本低、寿命长、效率高的远红外辐射体。

为实现水下对航行器光学探测，研究了水下环境光学特性测量机理，确立了海洋下行辐射、海洋上行辐射测量方法。在分析海洋下行辐射分布规律的基础上，简化了海洋下行辐射模型，建立了Janus海洋下行辐照度测量模型，设计了辐照度光学探头，确定了海洋上行辐射测量方法，并完成光学探头的响应度定标设计。分析表明，下行辐照度由标量辐照度、散射系数、体积衰减系数和漫衰减系数共同决定，均匀角分布入射辐射率，当入射角小于70°时，余弦误差小于5％，采用的Janus设计优化了海洋下行辐照度的测量。海洋下行辐射、海洋上行辐射测量方法的建立，为水下实现目标环境光学特性测量奠定了技术理论支撑。

提出了测量物体比辐射率的二次照度四次测量法.根据自主研制的仪器表明该方法和设计能够测量到与照射到被测目标完全一致的热辐射源辐照度, 并且能够排除传感器镜头、腔壁等的干扰.不仅提高测量精度, 而且可以设计成小尺寸便携式的比辐射率测定仪.设计的1000 w/m2以上的强热辐射源, 大幅度提高仪器信噪比.为了补偿在强热辐射源下的被测目标的增温, 提出了在非同温系统中求解比辐射率普适表达式以及补偿增温的“过程法”.从而解决了在非同温系统中温度变化造成比辐射率测量误差的瓶颈问题.三种比辐射率测量方法对比表明, 该方法优于其它两种方法.