[發明專利]一種不透明材料的光譜發射率測量裝置

有效

• 申請號: 201710353373.0
• 申請日: 2017-05-18
• 公開（公告）號: CN107101994B
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發明（設計）人: 蔡靜;王苗;金振濤;孟蘇;董磊;楊永軍
• 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: G01N21/71
• 分類號: G01N21/71
• 代理公司: 11120 北京理工大學專利中心
• 代理人: 張利萍<國際申請>=<國際公布>=<進入

1.一種不透明材料的光譜發射率測量裝置，其特征在于：包括環控箱、樣品加熱裝置、黑體參考裝置、傅里葉光譜儀、光柵光譜儀、平面鏡、平移臺、球面鏡、旋轉臺、冷卻水循環系統、抽真空系統和上位機；

連接關系為：平面鏡、平移臺、球面鏡、旋轉臺位于環控箱中；平面鏡固定在平移臺上，通過平面鏡的移動，切換傅里葉光譜儀和光柵光譜儀，完成中紅外、近紅外和可見光波段之間的測量；球面鏡固定在旋轉臺上，通過旋轉臺的轉動，切換樣品加熱裝置和黑體參考裝置之間的能量測量；樣品加熱裝置用來加熱樣品，黑體參考裝置提供發射率測量的參考信號；平移臺、旋轉臺通過位移控制器連接上位機，傅里葉光譜儀、光柵光譜儀連接上位機，冷卻水循環系統通過水管與環控箱連接，抽真空系統通過管路與環控箱連接；樣品加熱裝置、黑體參考裝置、平面鏡、球面鏡、光柵光譜儀光學鏡頭、傅里葉光譜儀光學鏡頭同軸同高安裝；控箱腔內的真空度不低于10^-3Pa，且保持恒溫環境；

工作過程分為如下步驟：

步驟一，連接發射率測量裝置各器件，接通位移控制器、傅里葉光譜儀、光柵光譜儀、冷卻水循環系統和抽真空系統，其中傅里葉光譜儀和光柵光譜儀需開機預熱；

步驟二，啟動冷卻水循環系統和抽真空系統，溫度保持恒溫環境；

步驟三，將樣品安裝在樣品加熱裝置上，待測樣品加熱到T_s；待溫度穩定后，通過平移臺的切換，完成傅里葉光譜儀和光柵光譜儀的數據采集；

步驟四，將黑體參考裝置加熱到T₁；待溫度穩定后，控制旋轉臺，將光路切換到黑體參考裝置處，通過平移臺的切換，完成傅里葉光譜儀和光柵光譜儀的數據采集；

步驟五，用同樣方法，分別采集黑體參考裝置和樣品不同溫度點下的光譜信號；

步驟六，上位機根據接收到的光譜儀的測量值，計算得到待測樣品的光譜發射率。

2.根據權利要求1所述的一種不透明材料的光譜發射率測量裝置，其特征在于：所述待測樣品的光譜發射率的計算方法如下步驟：

步驟一，建立公式：

V_b(υ,T₁)＝R(υ)L_b(υ,T₁)+S(υ)

V_b(υ,T₂)＝R(υ)L_b(υ,T₂)+S(υ) (1)

其中，ν是波數；V_b(ν，T₁)和V_b(ν，T₂)是高溫黑體參考裝置在溫度T₁和T₂下光譜儀采集的信號，L_b(ν，T)是高溫黑體參考裝置在T溫度下的光譜輻射亮度，R(ν)是光譜響應函數，S(ν)是儀器背景函數；

步驟二，通過解公式(1)得到光譜響應函數R(ν)和儀器背景函數S(ν)；

步驟三，通過公式(2)得到待測樣品的光譜輻射亮度：

V_s(υ,T_s)＝R(υ)L_s(υ,T_s)+S(υ) (2)

其中V_s(ν，T_s)是待測樣品在T_s溫度下光譜儀采集的信號，L_s(ν，T_s)是待測樣品在T_s溫度下的光譜輻射亮度；

步驟四，通過公式(2)得到待測樣品的光譜發射率：

L_s(υ,T_s)＝ε_sL_b(υ,T_s)+(1-ε_s)L(υ,T_e) (3)

其中，Ls(ν，Ts)是待測樣品在Ts溫度下的光譜輻射亮度，Lb(ν，T)是高溫黑體參考裝置在Ts溫度下的光譜輻射亮度，為已知量；Te為環境溫度；L(ν，Te)為環境光譜輻射亮度，為已知量；εs是待測樣品的發射率。

3.根據權利要求1所述的一種不透明材料的光譜發射率測量裝置，其特征在于：所述的樣品加熱裝置采用分體或者一體式結構。