[實用新型]一種連續測量材料方向光譜發射率的裝置

有效

• 申請號: 201420152237.7
• 申請日: 2014-04-01
• 公開（公告）號: CN203772771U
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 張凱華;于坤;張峰;劉玉芳;劉彥磊
• 申請（專利權）人: 河南師范大學
• 主分類號: G01N25/00
• 分類號: G01N25/00;G01J3/28
• 代理公司: 新鄉市平原專利有限責任公司 41107
• 代理人: 路寬

技術領域

本實用新型屬于材料熱物性測量技術領域，具體涉及一種連續測量材料方向光譜發射率的裝置。

背景技術

材料的光譜發射率是表征材料表面紅外輻射能力大小的物理量，是一項重要的熱物性參數，在輻射測溫、紅外制導、衛星遙感、紅外加熱等領域有著重要的應用價值。方向發射率的測量方法可以分為兩種：一種是反射法，即先通過測量方向反射率，進而計算求出方向發射率，此方法僅限于測量不透明材料；另一種是直接測量法，即分別測量同一角度下材料的紅外輻射和黑體的紅外輻射，然后根據定義計算出方向發射率數值。直接測量法目前有兩種主要的形式：一是探測裝置不動，通過旋轉樣品來測量方向發射率，此種方法對于測量高溫樣品存在很大的技術困難，因為溫度很高時，加熱樣品所需的加熱裝置體積也很大，無論是旋轉樣品還是旋轉加熱裝置都十分困難；另一種是被測樣品不動，通過移動探測裝置的位置來測量方向發射率，旋轉探測裝置對于光路的調整技術要求很高，此外，對于一些體積較大的探測裝置的旋轉也十分困難，如傅立葉紅外光譜儀。

發明內容

本實用新型針對現有方向光譜發射率測量裝置的局限性，利用橢圓的幾何性質設計了一種連續測量材料方向光譜發射率的裝置，使用該裝置既不用旋轉樣品，也不用旋轉探測器，通過兩個步進電機帶動的反射鏡的同步調節來實現材料方向光譜發射率的測量，對于材料方向光譜發射率的科學研究和實際應用具有重要意義。

本實用新型的技術方案為：一種連續測量材料方向光譜發射率的裝置，其特征在于主要由橢圓軌道、步進電機A、步進電機B、反射鏡A、反射鏡B、拋物面反射鏡、加熱及控溫裝置、標準黑體、電動位移平臺和探測裝置構成，所述的橢圓軌道固定于支架上，步進電機A固定于橢圓軌道外側并沿橢圓軌道方向運行，在步進電機A的轉軸上固定有反射鏡A，該反射鏡A的鏡面與橢圓軌道的內壁相切，并且在步進電機A沿橢圓軌道運行過程中通過轉軸調整反射鏡A的鏡面始終與橢圓軌道的內壁相切，所述的步進電機B固定于橢圓軌道右焦點的外側，在步進電機B的轉軸上固定有反射鏡B，該反射鏡B鏡面的中心位置與橢圓軌道的右焦點重合，通過步進電機B的轉軸調整反射鏡B的角度使經過反射鏡B的輻射光方向豎直向下，反射鏡B的下方沿光傳輸方向設有拋物面反射鏡，在拋物面反射鏡的右側沿光傳輸方向設有探測裝置，所述的加熱及控溫裝置分別設置于電動位移平臺上，并且加熱及控溫裝置中樣品的表面中心及標準黑體的孔徑中心分別與橢圓軌道的左右焦點處于同一水平面上。

本實用新型所述的反射鏡A為平面反射鏡，所述的反射鏡B為正反面材質和光學特性相同的平面反射鏡。

本實用新型利用橢圓的幾何性質，將待測樣品放置于橢圓左焦點處，樣品表面發出的輻射光經由置于橢圓軌道上且和橢圓軌道始終相切的反射鏡反射后到達橢圓右焦點處，通過放置在右焦點處的反射鏡反射，再經拋物面反射鏡反射后到達探測裝置中。當測量標準黑體輻射時，只需通過計算機控制的電動位移平臺將標準黑體水平移動到原樣品所在焦點處即可，通過兩次測得的輻射之比即可計算出該角度下材料的方向發射率。測量其它角度時，此方法無需旋轉樣品和探測器，只需通過計算機控制的步進電機同步調節兩塊反射鏡即可實現。

本實用新型與現有技術相比具有以下優點：

1、該裝置通過兩個步進電機帶動的反射鏡同步調節實現了材料方向發射率的連續測量，避免了傳統測量方法中旋轉樣品或探測器造成的光路對準困難的問題；

2、該裝置的加熱設備、標準黑體、探測裝置可以根據需要測量的溫度范圍、測量波長進行更換，提高了測量裝置的靈活性和適用性；

3、該裝置測量角度范圍大，能夠測量材料在0°-85°角度范圍的光譜發射率。

附圖說明

圖1是本實用新型的連續測量材料方向光譜發射率裝置的結構示意圖。

具體實施方式