[發明專利]一種負溫及常溫不透明材料發射率測量裝置

有效

• 申請號: 201610202887.1
• 申請日: 2016-04-01
• 公開（公告）號: CN105784631B
• 公開（公告）日: 2018-10-30
• 發明（設計）人: 張術坤;張學聰;張嵐
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京長城計量測試技術研究所
• 主分類號: G01N21/3563
• 分類號: G01N21/3563
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種負溫及常溫不透明材料發射率測量裝置。它包括，真空低溫倉、低溫恒溫循環系統、光學系統、電控平移臺和計算機控制與測量系統。其測量原理為利用探測器將被測目標與相同溫度下的等溫黑體的輻射能量進行測量和比較，從而得到材料在不同光譜下的光譜發射率。本發明可以實現7至13μm典型光譜范圍、?50℃～50℃溫度范圍的材料法向光譜發射率測量。所述光學系統和測量系統均處在真空低溫環境中，避免了大氣衰減對發射率測量影響，拓展了材料發射率測量的下限，提高了測量結果的不確定度。

技術領域

本發明涉及材料熱物性參數技術領域，特別涉及一種負溫及常溫不透明材料發射率測量裝置，適用于負溫及常溫下金屬、非金屬等不透明材料表面法向光譜發射率的測量。

背景技術

材料光譜發射率是材料的重要熱物性參數之一，表征了材料表面光譜輻射能量輻射能力。工業應用和科學研究中，輻射測溫的方法得到了越發廣泛的應用，為了準確的測量材料表面的溫度，必須要知道被測表面發射率。此外，在武器裝備研制中，評價材料隱身性能的重要指標之一便是其光譜發射率特性。材料光譜發射率是輻射測溫、輻射換熱分析、材料隱身性能評價的重要基礎物性數據。然而，光譜發射率與負溫及常溫溫材料光譜發射率的測量問題，除了與材料的組分、溫度、波長范圍、表面狀態等因素相關外，受環境溫度及環境輻射的影響非常大，已有文獻中的相關光譜發射率數據并不能完全滿足應用需求。

國內外從事熱測量科學的學者對材料法向光譜發射率的相關測量技術開展了許多研究工作。根據測試原理的不同，發射率測量方法可分為量熱法、反射法、能量法等等。然而大都是針對中高溫條件下的材料發射率進行的研究，負溫及常溫下材料光譜發射率測量技術研究相對較少，比較典型的有德國聯邦物理技術研究院(PTB)和日本國家計量研究所(NRIJ)。2000年，日本NRIJ研制出基于傅里葉變換紅外光譜儀的發射率測量裝置，裝置測量的光譜范圍為5μm～12μm，溫度范圍為-20℃～100℃，測量時間約為幾秒。如2008年，德國PTB研制出一種用于工業校準的發射率測量裝置，該裝置是通過高質量黑體與樣品的輻射進行比較來測量材料光譜發射率，其中考慮了環境輻射與光譜儀本身固有輻射。測量溫度范圍為80℃～400℃，波長范圍為4μm～40μm。2009年PTB又研制出一種在真空條件下測量發射率的裝置，該裝置測量溫度范圍為0℃～430℃，測量波長范圍為1μm～1000μm。

負溫及常溫附近測量發射率時，由于受環境輻射的影響比較大，目標輻射和背景輻射差別不大，實現其測量的難度也比較大，在此溫度范圍的發射率測量問題尚未得到很好的解決。針對以上問題，發明了一種負溫及常溫不透明材料發射率測量裝置，對于負溫及常溫材料光譜發射率測量具有重要的實際意義。

發明內容

本發明的目的是提出一種負溫及常溫不透明材料發射率測量裝置。

本發明是通過以下技術方案實現的。

本發明提出的一種負溫及常溫不透明材料發射率測量裝置，包括：真空低溫倉、低溫恒溫循環系統、光學系統、電控平移臺和計算機控制與測量系統。

所述真空低溫倉是為所述負溫及常溫不透明材料發射率測量裝置提供真空低溫環境，避免環境對于發射率測量的影響。真空低溫倉包括倉體、抽真空系統和液氮制冷系統。

所述抽真空系統和制冷系統分別與倉體連接。抽真空系統的作用是確保倉體內真空度不低于10^-3Pa；所述制冷系統是對倉體內部制冷，確保倉體內部溫度不高于100K。

所述制冷系統為液氮制冷系統。

所述低溫恒溫循環系統包括低溫恒溫槽、低溫參考黑體、低溫樣品爐、低溫泵及管路系統。低溫恒溫循環系統的作用是實現低溫參考黑體和低溫樣品爐溫度的調節和控制，其工作溫度范圍是-50℃～50℃。