[發明專利]大溫差樣品的半球向全發射率的測量方法

有效

• 申請號: 201310146530.2
• 申請日: 2013-04-24
• 公開（公告）號: CN103364434A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 符泰然;湯龍生;段明皓;王忠波;談鵬;周金帥;鄧興凱
• 申請（專利權）人: 清華大學;北京機電工程研究所
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 韓國勝

1.一種大溫差樣品的半球向全發射率的測量方法，其特征在于，所述方法的步驟包括：

S1.選取帶狀導體材料樣品，在真空環境下加熱所述樣品，用輻射溫度場測量設備獲得加熱穩定狀態下的樣品表面溫度場分布；

S2.將所述樣品沿其軸向等分為多個微元控制體，建立微元控制體的穩態能量平衡方程；

S3.基于樣品的表面溫度場分布以及樣品兩端的電壓和電流，計算出在加熱穩定狀態下樣品的半球向發射率隨溫度的數值分布。

2.根據權利要求1所述的大溫差樣品的半球向全發射率的測量方法，其特征在于，所述步驟S2中將樣品沿其軸向等分為N個微元控制體，每個微元控制體內的溫度一致，微元控制體的穩態能量平衡方程為：

Q_j-ε_j·S_j·σ·(T_j⁴-T_e⁴)+A_j·λ_j·(T_j+1+T_j-1-2T_j)/l_j=0

式中，j為微元控制體的編號，j=2,…,N-1，j=1和j=N分別表示樣品的邊界微元控制體；Q_j為樣品微元控制體j的加熱電功率，通過樣品兩端的電壓和電流推算獲得；(T₁,T₂,…T_N)為每個微元控制體的溫度，通過輻射溫度場測量設備測量獲得，為測量已知量；T_e是真空水冷壁的溫度，為測量已知量；ε_j是樣品微元控制體j的半球向全發射率，即表示溫度為T_j時的半球向全發射率，為未知量；σ是史蒂芬-波爾茲曼常數，為已知量；λ_j是樣品微元控制體j的導熱系數，即表示溫度為T_j時的導熱系數，為已知量；樣品的長度為L、寬度w、厚度d、樣品微元控制體j的長度l_j=L/N、微元控制體j的橫截面積A_j=w·d、微元控制體j的表面積S_j=2l_j·(w+d)，均為測量已知量。

3.根據權利要求2所述的大溫差樣品的半球向全發射率的測量方法，其特征在于，由于樣品的電阻率隨溫度作線性變化，則微元控制體j的加熱電功率Q_j為：

Q_j=I²·R_j,0(1+ρT_j)

其中，j=1,…,N；I為流過樣品的電流，可測得，為測量已知量；ρ是樣品電阻率溫度系數，為已知量；R_j,0是0℃時的長度為l_j的微元控制體的電阻，因為N個微元控制體的長度均相等，微元控制體的電阻R_j,0也都相等，均為R₀；

樣品兩端的電壓U為：

U=I·R0·Σj=1N(1+ρTj)]]>

根據電壓U、電流I、微元控制體的溫度T_j以及樣品電阻率溫度系數ρ計算得到微元控制體的電阻R₀，將Q_j=I²·R_j,0(1+ρT_j)代入穩態能量平衡方程，聯立求解微元控制體的能量平衡方程組，就得到了穩定加熱狀態下的樣品半球向全發射率隨溫度的數值分布。