自适应内调制光纤比色测温仪的算法构造和软件实现

　　目前高温测量的方法有接触式和非接触式两类。前者主要有利用热电偶测温等方法，后者主要有全辐射测温，双色测温等方法。

　　热电偶测温灵敏并且易于操作，但是由于其属于接触式测温，热电偶消耗很快，而且无法持续测温，造成了生产成本的增加。

　　全辐射测温技术是将被测物体视为灰体，并假定灰体的全发射率以劝为常数，利用其全辐射亮度L(力与本身辐射温度T的4次方成正比，根据接收到的辐射照度来测量温度。但由于辐射信号传输过程中受各种因素的影响，所接收到的辐照度和物体的真实辐射亮度有较大差异;而且在被测物体的温度改变时，它的灰体全发射率也不为常数，因此使用全辐射方法测温有较大误差。

　　双色测温通过测量2个不同波长的辐射亮度比来得到物体的温度T。但由于其仅仅用双色信号来互相比色，这对于发射率的修正是不够的。根据有关资料报道，其比色温度和真实温度的相对误差最大可达2%~10%，这样的结果对于精度要求很高的测温场合是不适应的。

　　光信号在传输光路中，由于传输介质的吸收和散射，将产生衰减，这也将对测量精度造成影响。本自适应内调制光纤比色测温仪运用新颖的自适应方法，将各种因素的影响归结为一个修正因子，便可将被测物体近似地视为黑体，使问题简化;使用光纤作为传输介质，减少了信号在传输光路中的衰减;综合了四色比色测温法、样条插值和最小二乘法进行处理，使得对发射率的修正比双色测温法更为精确。该测温仪的精度达到0.5%，并能长时间稳定工作，解决了不能持续测温的问题，己在济南钢铁厂的实际试用中得到了证明。

　　1基本原理

　　该测温仪采用内调制光电探测器采集光信号，将其转化为电信号，用高速采集卡对电信号进行采集，输入计算机后进行计算处理而得出温度。因此，需要建立电压与温度的关系。

　　根据普朗克一维恩定律，利用两个波段辐射能的比值与温度的函数关系可以确定被测物体的温度。任何黑体都会向外辐射能量，其辐射出度和波长有关。根据以上原理，假设被测物体为黑体，两路不同波长的辐射经转换后，光电探测器系统输出的电压分别为矶和玖，Tl:为待求比色温度。按维恩公式，可以近似得到

　　式中，D:和场分别为与两路光学系统有关的参数，丸和七为两路光信号的波长，C;和Q为普朗克第一、第二辐射常数。将两式相比有:

　　由此就建立了T12与电压信号Vl和凡的对应关系，这就是比色测温的基础，Tl:就是比色温度。测量Vl和砚的意义就在于此，也就是要求出T12。