生物质是一种可再生的节能环保燃料。生物质能储量丰富,可满足全球可再生能源的需求。基于高温燃烧方式的新型燃烧设备可提高燃料的利用率和热能转化效率,为提高生物质能的利用率提供一种新的解决方案。火焰是燃烧过程的中心反应区,火焰温度是反映燃料性能的重要指标,同时也影响NOX、CO等燃烧污染物的排放量。火焰温度的准确测量是新型燃烧设备参数优化设计的重要依据,对燃烧设备的安全稳定运行至关重要。传统的热电偶和CCD成像测温法较难满足生物质新型燃烧设备研发中对高温火焰实时、准确的温度测量需求。高温燃烧火焰温度准确在线测量技术的研究可为生物质新型燃烧设备的研制和其它高温测量领域的研究提供技术支持,具有重要的意义和实际应用价值。本课题围绕高温燃烧火焰温度在线检测这一主题,以提高高温燃烧火焰温度测量的实时性和准确性为出发点,对多光谱辐射测温技术的温度和发射率反演算法展开研究,提出了发射率寻优的多光谱辐射测温反演算法,为基于多光谱辐射测温技术的生物质火焰温度准确在线测量奠定基础。本文主要研究工作如下:(1)在深入分析国内外生物质燃烧温度检测研究现状基础上,针对目前该领域可视化和非可视化温度检测技术的不足,根据多光谱辐射测温技术特点,提出基于多光谱辐射测温技术的生物质火焰温度检测方案,并对该技术应用于生物质火焰温度在线测量亟待解决的问题进行阐述。(2)针对多光谱辐射测温反演算法中的二次测量法运算时间长的问题,提出基于发射率偏差约束的多光谱辐射测温反演算法。对二次测量反演算法的迭代截止条件和发射率搜索方法进行改进。与二次测量法相比,新算法在满足测量精度要求基础上,提高了反演速度,可用于生物质火焰温度在线测量。但该方法仍需假设选定波长处发射率与相邻温度近似呈线性关系。(3)针对多光谱辐射测温反演算法难以摆脱发射率模型假设的问题,将约束优化算法与多光谱辐射测温反演算法相结合,分别提出基于梯度投影法和基于内点罚函数法两种多光谱辐射测温反演算法。仿真实验结果表明两种算法均实现了面向连续光谱辐射目标的多光谱辐射真实温度及光谱发射率寻优反演,适用于不同种类的生物质燃料火焰温度测量。通过对两种算法仿真实验结果进行比较发现,与梯度投影法相比,内点罚函数法的反演精度更高,抗噪能力更强,反演时间更短。但内点罚函数法受初始点选择影响比较大,同时反演速度不能满足火焰温度在线测量的要求。(4)针对基于约束优化的多光谱辐射测温反演算法运算速度无法满足火焰温度实时测量的问题,结合广义逆矩阵理论与约束优化方法,提出了基于广义逆-外点法的多光谱辐射测温反演算法。将广义逆矩阵理论与多光谱辐射测温参考温度数学模型结合,利用广义逆理论对多光谱辐射测温的欠定方程组进行求解。仿真实验结果表明该方法得到的反演值与目标值接近,但由于缺少约束使部分发射率反演结果大于1,与实际不符。针对该问题,进—步提出将广义逆算法与约束优化算法中的外点罚函数法相结合的多光谱辐射测温反演算法(广义逆-外点法)。仿真实验结果表明广义逆-外点法在反演精度和运算速度上均具有明显优势,可满足生物质火焰温度在线测量的要求。(5)在理论分析基础上,搭建了基于光纤光谱仪的多光谱辐射测温装置,对稻壳粉末生物质锅炉炉膛火焰温度进行测量。介绍了实验方案及设备参数。通过黑体炉获取参考温度辐射信息,通过热电偶验证装置测量的准确性,并对温度测量过程及测量结果进行详细阐述。最后对实验结果不确定度进行分析。实验结果表明该测量装置可用于生物质火焰温度在线测量。