[發明專利]高溫目標材料紅外發射率測量裝置及方法

在審

• 申請號: 201910319040.5
• 申請日: 2019-04-19
• 公開（公告）號: CN110017902A
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: 解俊虎;王軍;陳青;成娟;高蒙;高飛;高教波
• 申請（專利權）人: 西安應用光學研究所
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00;G01J5/02;G01J5/52
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

1.一種高溫目標材料光譜發射率測量裝置，其特征在于：包括變溫標準黑體輻射源系統、樣品加熱輻射系統、定位/定向系統、輻射測量系統；

所述變溫標準黑體輻射源系統包括變溫標準黑體和變溫黑體溫度控制器；所述樣品加熱輻射系統包括樣品加熱爐、樣品槽、樣品溫度控制器和標準漫反射板，所述標準漫反射板能夠放置在樣品槽中；所述定位/定向系統包括平移臺、旋轉臺、平移/旋轉位置控制器；所述輻射測量系統包括CVF光譜輻射計和計算機分析處理系統；

變溫標準黑體放置在平移臺上；加熱爐放置在旋轉臺上，旋轉臺安裝在平移臺上；樣品槽固定在加熱爐出口位置處；變溫標準黑體和加熱爐兩者相距設定的固定距離，變溫標準黑體的出口方向垂直于平移臺移動方向；變溫標準黑體出口中心和加熱爐出口中心在同一水平線上；

CVF光譜輻射計固定在變溫標準黑體的出口方向上，與平移臺距離不小于3米，且變溫標準黑體出口中心、加熱爐出口中心和CVF光譜輻射計測量窗口中心三者在同一高度上。

2.根據權利要求1所述一種高溫目標材料光譜發射率測量裝置，其特征在于：加熱爐中的加熱裝置材料采用可耐高溫石墨層，在加熱裝置材料的后面貼有硅酸鋁保溫材料，且保溫材料緊密結合石墨層。

3.利用權利要求1所述裝置實現高溫目標材料光譜發射率測量的方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：移動平移臺，使變溫標準黑體出口中心和CVF光譜輻射計測量窗口中心的連線在變溫標準黑體出口面的法線方向上，通過變溫標準黑體溫控器將變溫標準黑體升溫至待測溫度點T并穩定；由CVF光譜輻射計測量變溫標準黑體的紅外輻射信號，起始波長λ₁，截至波長λ_m，測量次數n，由計算機分析處理系統得到一組輻射能量信號S_b1(λ_i,T)、S_b2(λ_i,T)、S_b3(λ_i,T)，…，S_bn(λ_i,T)，其中i＝1，2，…，m；

步驟2：移動平移臺，使樣品加熱爐處于步驟1中變溫標準黑體位置；調整旋轉臺使加熱爐出口中心和CVF光譜輻射計測量窗口中心的連線在樣品槽法線方向上，將標準漫反射板放置在樣品槽內；由CVF光譜輻射計測量標準漫反射板在環境溫度下的紅外輻射信號，起始波長λ₁，截至波長λ_m，測量次數n，由計算機分析處理系統得到一組輻射能量信號S_R1(λ_i)、S_R2(λ_i)、S_R3(λ_i)，…，S_Rn(λ_i)，其中i＝1，2，…，m；

步驟3：取下標準漫反射板，將測試樣件放置在樣品槽內；調整旋轉臺，使加熱爐出口中心和CVF光譜輻射計測量窗口中心的連線與樣品槽法線方向成夾角θ，通過樣品溫度控制器將加熱爐升溫至待測溫度點T并穩定；由CVF光譜輻射計測量測試樣件的紅外輻射信號，起始波長λ₁，截至波長λ_m，測量次數n，由計算機分析處理系統得到一組輻射能量信號S_θ1(λ_i,T)、S_θ2(λ_i,T)、S_θ3(λ_i,T)，…，S_θn(λ_i,T)，其中i＝1，2，……，m；

步驟4：根據下列公式計算測試樣件在θ角度方向上對應波長λ_i下的紅外發射率：

S_b(λ_i,T)＝(S_b1(λ_i,T)+S_b2(λ_i,T)+......S_bn(λ_i,T))/n；

S_R(λ_i)＝(S_R1(λ_i)+S_R2(λ_i)+......S_Rn(λ_i))/n；

S_θ(λ_i,T)＝(S_θ1(λ_i,T)+S_θ2(λ_i,T)+......S_θn(λ_i,T))/n；

其中S_b(λ_i,T)為變溫標準黑體在溫度點T對應波長λ_i下的n次測量輸出能量信號平均值；S_R(λ_i)為標準漫反射板在波長λ_i下的n次測量輸出能量信號平均值；S_θ(λ_i,T)為測試樣件在θ夾角方向上，加熱爐溫度點T對應波長λ_i下的n次測量輸出能量信號平均值；ε_θ(λ_i,T)為測試樣件在θ角度方向上對應波長λ_i下的光譜發射率；

步驟5：調整旋轉臺，改變加熱爐出口中心和CVF光譜輻射計測量窗口中心的連線與樣品槽法線方向夾角，重復步驟3和步驟4，得到其余角度下的測試樣件紅外發射率，繼而得到測試樣件紅外發射率隨測量角的變化規律。