红外测温技术具有灵敏度高、响应速度快、测量范围大、对被测温度场无干扰等特点,已在工业生产和科学研究中广泛应用。但红外测温结果与物体实际温度之间仍存在误差,误差与表征被测表面的定向光谱发射率精度有关。为减少定向光谱发射率误差,需要考虑各向同性粗糙表面形貌的影响,提高定向光谱发射率模型预报精度。以各向同性粗糙表面定向光谱发射率预报为目标,建立定向光谱发射率-粗糙表面形貌映射关系,测量和描述各向同性粗糙表面形貌,进行定向光谱发射率测量实验和红外测温实验。揭示各向同性粗糙表面定向光谱发射率分布规律,指导红外测温,降低红外测温误差。首先,分析各向同性粗糙表面发射电磁波的微观机理,阐明发射、遮挡、反射和出射的微观光学过程,分别计算发射强度、遮挡概率和反射概率,建立定向光谱发射率预报模型。提出基于矩阵法的分段龙贝格积分数值方法,求解各向同性粗糙表面定向光谱发射率模型。揭示粗糙表面形貌对定向光谱发射率分布规律的影响,建立定向光谱发射率-各向同性粗糙表面形貌映射关系。其次,选择喷砂时间和喷砂压力为变量,进行GH4169喷砂加工表面试样制备,利用激光共聚焦显微镜测量喷砂表面形貌,对喷砂表面高度和斜率进行统计和分析,揭示喷砂加工表面形貌规律。求解高度概率密度函数和斜率概率密度函数,建立多项式高斯粗糙表面模型,对喷砂加工表面形貌进行描述。最后,采用计算机辅助设计方法,设计和制作定向光谱发射率测量装置。进行喷砂加工表面发射率测量实验和红外温度测量实验,验证各向同性粗糙表面发射率模型预报结果,并与高斯模型和C-M模型预报结果进行比较分析。