多光谱辐射测温技术是测量非灰体表面高温的有力工具,它通过多个光谱通道的辐射信息经数据处理后得到待测表面温度。基于约束优化的多光谱辐射温度数据处理算法解决了由未知发射率导致难以求解欠定方程组的问题,但是由于迭代初值选择的盲目性,反演精度和效率难以满足测量需求。本课题受国家自然科学基金资助(No.61975028),旨在将广义逆理论应用于多光谱辐射测温反演过程,从理论和实验两方面对基于广义逆的多光谱辐射测温技术进行研究,为解决上述问题进行了初步探索。首先,基于多光谱辐射测温原理构建了多光谱辐射测温反演欠定方程组模型,从而转化成矩阵方程的形式,利用四个M-P广义逆矩阵中的加号逆矩阵,直接计算出一个温度值和一组光谱发射率。然后,将这一组光谱发射率作为两种约束优化算法的初值,进行迭代计算,一种是传统的梯度投影法,另一种是外点罚函数法,通过6种典型材料在1800K下的发射率模型进行仿真,结果表明基于广义逆结果作为初值后,传统的梯度投影算法的精度和效率均有提升,但运算效率仍比较低。为此引入广义逆-外点罚函数约束优化算法,并与广义逆-梯度投影算法相比,前者6种材料温度反演的平均相对误差在无噪声的情况下为1.6%,后者为5.0%,同时前者的运算效率高出约150倍;在加入5%随机噪声的情况下,广义逆-外点罚函数约束优化算法与广义逆-梯度投影算法相比,前者6种材料温度反演的平均相对误差为1.7%,后者为3.0%,同时前者的运算效率高出约93倍,表明广义逆-外点罚函数法在反演精度和效率方面表现较好。为了验证广义逆-外点罚函数法的有效性,基于美国海洋光学的近红外光纤光谱仪和光学采集镜头,搭建了多光谱辐射测温实验装置,通过黑体炉标定后,对丁烷喷枪火焰的径向温度和轴向温度分布进行了测量,并与热电偶测量结果进行了比对。实验结果表明,当丁烷喷枪火焰实际温度值范围在500℃～680℃时,轴向温度测量实验的相对误差平均值为2.1%,径向温度测量实验的相对误差平均值为1.9%,最后对实验结果不确定度进行分析,总不确定度为3.0%,验证了广义逆-外点罚函数算法的有效性。基于广义逆-外点法的多光谱辐射约束优化算法,解决了约束优化算法中初值选择盲目的问题,从而实现了在无需假设发射率模型情况下的非灰体材料表面温度和光谱发射率的快速反演,从而为多光谱辐射测温技术实现多点分布式实时测量提供了理论基础。