[發明專利]高溫材料發射率測量方法和系統

有效

• 申請號: 201210458688.9
• 申請日: 2012-11-15
• 公開（公告）號: CN102928343A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 張虎;孫紅勝;陳應航;王加朋;任小婉;宋春暉;李世偉
• 申請（專利權）人: 北京振興計量測試研究所
• 主分類號: G01N21/00
• 分類號: G01N21/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種高溫材料發射率測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：將被測樣品加工成圓柱形，并在圓柱一側端面開孔，孔的幾何尺寸滿足形成黑體空腔效應條件；

步驟2：將被測樣品豎直置于真空倉中固定，開孔的一端朝上，使被測樣品在測試過程中始終保持在水平面內勻速轉動；

步驟3：利用輻射能量對真空倉中的被測樣品進行輻射，將樣品逐漸加熱至所需的溫度并保持；

步驟4：將被測樣品頂部圓端面的紅外輻射能量反射到顯微成像裝置中，通過成像測量裝置對被測樣品頂端表面及其上的黑體空腔進行成像；

步驟5：對被測樣品及其黑體空腔的輻射能量進行紅外圖像采集，將紅外圖像中每個像素點的灰度值代入數學模型計算出被測樣品每個空間點的紅外輻射能量；

步驟6：將紅外圖像中的材料表面輻射能量與黑體空腔輻射能量相比，計算出被測材料在當前測量波長下的發射率。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟：

步驟7：將不同透過特性的濾光片切入到成像光學系統中，重復步驟5到6，計算在當前溫度下不同波長下的材料光譜發射率。

3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟：

步驟8：改變步驟3中被測樣品的溫度，重復步驟4到6，計算不同溫度下的材料光譜發射率。

4.如權利要求1-3任一項所述的方法，其特征在于，步驟6中被測樣品的表面輻射能量是指整個表面的輻射能量的平均值，所述黑體空腔的輻射值是指黑體空腔輻射值的平均值。

5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述真空倉的倉壁通過水循環或液氮方式制冷，為測試提供低溫冷背景。

6.一種高溫材料發射率測量系統，其特征在于，包括：

真空倉，所述真空倉一側設有允許輻射能量入射的窗口，與入射窗口垂直的另一側設有允許輻射能量出射的測試窗口；

位于真空倉內的樣品測試平臺，所述樣品測試平臺用于固定被測樣品，并且可以在水平面內轉動被測樣品；

大功率輻射源，用于向真空倉內的被測樣品發射輻射加熱能量；

擴束整形均束裝置，用于對大功率輻射源出射的熱量整形，使能量束剛好覆蓋被測樣品投影面積，且在空間上強度分布均勻；

位于真空倉測試窗口出口處的旋轉反射鏡，用于反射被測樣品的紅外輻射能量；

成像測量裝置，具有紅外焦平面陣列，用于接收被測樣品的紅外輻射能量，形成紅外測試圖像；

溫度測量裝置，用于檢測樣品加熱過程中的溫度，并反饋到大功率輻射源以調整其輸出功率，控制樣品溫度。

7.如權利要求6所述的系統，其特征在于，還包括顯微成像裝置，所述顯微成像裝置用于接收旋轉反射鏡反射的被測樣品的紅外輻射能量，并對被測樣品進行放大后成像至成像測量裝置。

8.如權利要求7所述的系統，其特征在于，還包括光譜切換裝置，所述光譜切換裝置用于在顯微成像裝置和成像測量裝置之間的光路中切入不同透過特性的濾光片。

9.如權利要求6-8任一項所述的系統，其特征在于，所述真空倉的倉壁通過水循環或液氮方式制冷，為測試提供低溫冷背景。