伪布鲁斯特角是指金属表面P极化发射率出现极大值的角度,在该角度上的P极化辐射近似黑体辐射,据此测量金属表面的亮度温度可以准确地反映表面真实温度,解决了由于金属表面粗糙和氧化等因素造成的亮度温度失真的问题。因此,研究金属伪布鲁斯特角对准确测量金属表面温度有重要意义。本文以高温金属表面发射率为对象,在研究金属多层粗糙表面伪布鲁斯特角极化发射率计算模型基础上,建立了实验室多角度极化发射率测量装置用于检验计算模型,提出了基于P极化伪布鲁斯特角的高温金属表面测温方法,并设计和测试了点测和线测结合的温度测量装置。论文的主要研究内容与创新如下：(1)建立了一维高斯金属粗糙表面的发射率模型。确定了基于反射率求解发射率方法。在偏振的情况下,利用基尔霍夫近似求得收发分置散射系数,对该散射系数进行积分求得表面发射率。采用高斯统计特性反演建立了金属的一维粗糙表面,计算了金属的极化发射率。计算结果指出,建立的高斯粗糙表面的统计特性参数对伪布鲁斯特角的角度无影响,但其均方高度及相关长度影响发射率的绝对值,为进一步建立金属多层粗糙表面发射率模型中的各层粗糙表面奠定理论基础。(2)提出了金属多层粗糙表面伪布鲁斯特角发射率计算模型。在建立金属多层平面模型的基础上,融合一维高斯粗糙表面,提出了金属多层粗糙表面模型,并推导出金属多层粗糙面的发射率计算公式,分析了发射率计算时影响伪布鲁斯特角的主要因素。实验结果指出：伪布鲁斯特角度与金属本身特性有关,随氧化层厚度增加,伪布鲁斯特角度逐渐减小且趋于稳定；表面越粗糙,伪布鲁斯特角度下的P极化发射率越大,且趋近于1。(3)设计了金属多角度极化发射率测量实验平台。为验证伪布鲁斯特角发射率计算结果,设计了金属多角度极化发射率测量平台。以具有氧化层的粗糙表面的金属为对象,通过偏振片获取从0°到80°之间的辐射能量,与热电偶的测温结果相比较,计算出表面不同角度的极化发射率,发射率测量装置的系统相对误差小于2%。实验结果验证了伪布鲁斯特角的P极化发射率存在极大值,连同日本学者在类似条件下的实验结果一起比较,得到了伪布鲁斯特角随金属表面氧化层增厚而逐渐减小的结论,与模型计算结果一致,证明了计算模型的可靠性。(4)提出了基于P极化伪布鲁斯特角的高温金属表面测温方法,并据此设计了一套点测和线测结合的温度测量装置。利用金属表面在伪布鲁斯特角方向上P极化发射率几乎为1的特性,测量的亮度温度等同于金属表面的真实温度,提出了基于P极化伪布鲁斯特角的高温金属表面测温方法,有效地解决了高温金属表面由于氧化层等复杂因素带来的发射率不准,而导致测量温度不准确的问题。设计的测温装置由点测和线测两部分组成,其中点测部分由辐射高温计和气动刷组成,安装在金属表面的正上方,用于测量金属表面的垂直亮度温度；线测部分由线阵CCD和静电除尘装置组成,安装在金属表面的侧面,且可以调整测量角度,用于测量不同角度的亮度温度。当线阵测量温度同点测温度之差达到最大,此时线阵的测量角度即为伪布斯特角,测量的亮度温度即是高温金属表面的真实温度。通过大量现场数据分析,验证了此测量方法的可靠性。