一种辐射率测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种辐射率测量装置，包括绝缘隔热筒、热电堆式辐射热流计、电加热板和微控制器主板；绝缘隔热筒是一端具有开口的壳体，热电堆式辐射热流计、电加热板和微控制器主板设置在绝缘隔热筒内部，电加热装置的一面为向外辐射热能的辐射面，电加热板辐射面与待测材料表面以及所述绝缘隔热筒的侧壁形成密闭空腔，热电堆式辐射热流计设置在电加热板辐射面的中心位置。同时本发明专利技术还提供了一种辐射率测量方法，规避了测量过程中的附加误差和因温度差异而引起的多次反射和发射带来的干扰。本发明专利技术实现了对待测物体辐射率的准确测量和计算，并且本发明专利技术体积较小，方便携带，使得测量不受材料大小和地点的限制，使用简单快捷。

【技术实现步骤摘要】
一种辐射率测量装置及方法
本专利技术涉及材料的物理性质测量领域，尤其涉及材料表面辐射率测量领域。
技术介绍
辐射率是指衡量物体表面以辐射的形式释放能量相对强弱的能力，也称为发射率。物体表面的辐射率等于物体在一定温度下辐射的能量与同样温度下黑体辐射能量的比。黑体的辐射率等于1，其他物体的辐射率介于0和1之间。辐射率的测量，对于研究材料的表面物理性质，评价其热反射能力，至关重要。常用的检测方法有红外光谱积分法、接触式或者感应式面电阻法等。在现有技术中，测量物体辐射率时，接触式测量得到的温度很难转换为物体表面的红外辐射温度，进而给测量带来了附加误差。红外线测温仪的镜头温度、空腔温度、待测物体温度与辐射源温度各不相等，会形成复杂的多次反射和发射，这些干扰也难以排除。本专利技术采用测量对比法可以排除上述干扰，从而准确地测量、计算出待测物体表面的辐射率。并且本专利技术体积较小，方便携带，不受检测场地的限制，既可以在室内使用，也可以对已经安装到建筑物上的材料进行检测，还可以在不拆卸待测材料的情况下，直接测量材料的辐射率，不限制待检测物体的尺寸，因此，扩大了可检测物体的范围，提高了本装置的适用性。此外，本专利技术通过液晶显示器显示辐射率测量装置的操作步骤，极大地简化了操作方法，降低了因操作引起的测量误差。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是如何准确、简便地测量材料表面辐射率并扩大辐射率测量装置的适用范围的问题。为了解决上述技术问题，排除测量过程中产生的附加误差和多次反射、发射带来的干扰，简化辐射率测量装置的操作方法，扩大待检测材料的检测范围，提高本辐射率检测装置的适用性。本专利技术具体是以如下技术方案实现的：一种辐射率测量装置，所述装置包括：绝缘隔热筒、热电堆式辐射热流计、电加热板和微控制器主板，所述绝缘隔热筒是一端具有开口的壳体，并且所述绝缘隔热筒的内壁是圆筒形，所述热电堆式辐射热流计、电加热板和微控制器主板设置在所述壳体内部，所述电加热板的一面为向外辐射热能的辐射面，电加热板辐射面与待测材料表面以及所述绝缘隔热筒的侧壁形成密闭空腔，所述热电堆式辐射热流计设置在所述电加热板的辐射面的中心位置；所述热电堆式辐射热流计用于测量流过的热通量并输出测量结果，所述电加热板用于做提升密闭空腔温度的热辐射源，所述微控制器主板用于处理信号并计算得出辐射率。具体地，所述电加热板是板型的红外辐射加热装置，其辐射面朝向待测材料的表面，并且其辐射面的外表面涂有黑色材料。进一步地，所述热电堆式辐射热流计测量流过的热通量后，再通过导线将测量结果传送到所述微控制器主板上。进一步地，所述微控制器主板上的信号调理电路和信号放大电路用于对所得电信号进行处理，AD采样电路用于对处理后的电信号进行测量，得出热电堆式辐射热流计的输出电动势。进一步地，所述微控制器主板上的微控制器将根据公式：ε3＝ε1+(ε2-ε1)*(E3-E1)/(E2-E1)计算得出待测材料的表面辐射率ε3，其中，ε1和ε2分别是标准样片一和标准样片二的表面辐射率，E1、E2和E3是由测量得到的标准样片一、标准样片二和待测材料的表面辐射率对应的所述热电堆式辐射热流计的输出电动势。进一步地，所述微控制器中设有内置算法，用于保证所述测量结果的准确性和稳定性。进一步地，本装置还包括液晶显示控制板，所述液晶显示控制板设置在所述绝缘隔热筒外表面上，用于提示操作步骤，并显示测量结果，用户只需根据所述液晶显示控制板上的提示操作即可。一种辐射率测量方法，所述方法包括：电加热板的辐射面开始发出热辐射；热电堆式辐射热流计测量流过的热通量，并输出测量结果；微控制器主板上的信号处理单元，接收并处理来自热电堆式辐射热流计的电信号；微控制器主板上的测量单元，测量经过信号处理单元处理的电信号；微控制器主板上的微控制器，响应于测量单元的测量结果，计算得出待测材料的表面辐射率。具体地，辐射率测量装置开机后，其中的电加热板的辐射面开始向外发出热辐射，逐渐提升电加热板辐射面、绝缘隔热筒侧壁和待测材料表面形成的密闭空腔的温度，使得密闭空腔达到热平衡状态。进一步地，热电堆式辐射热流计测量流过的热通量，并通过导线将测量结果传送到微控制器主板上。进一步地，当来自热电堆式辐射热流计的测量结果接入微控制器主板后，经过信号调理电路和信号放大电路处理，再由AD采样电路对标准样片一、标准样片二和待测材料的表面辐射率对应热电堆式辐射热流计的输出电动势进行测量，得出电动势E1、E2和E3。进一步地，微控制器根据测得的电动势E1、E2和E3，以及两种标准样片的表面辐射率，计算得出待测材料的表面辐射率。进一步地，还有液晶显示控制板显示出测量结果，在测量过程中，液晶显示控制板还会显示操作步骤，提示操作。采用上述技术方案，本专利技术所述的一种辐射率测量装置及方法，具有如下有益效果：1)本专利技术提供的辐射率测量装置不直接测量温度，排除了外界温度的干扰及测量的附加误差，准确地测量并计算出材料表面的辐射率；2)本专利技术提供的辐射率测量装置内置微控制器，对采集到的数据进行计算，并且内置算法保证了测量结果的准确性和稳定性；3)本专利技术提供的辐射率测量装置体积较小，方便携带，不限制待检测样品尺寸，可以在不拆解材料的条件下，直接测量材料的表面辐射率，进而扩大了可检测样品的范围，提高了辐射率测量装置的适用性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种辐射率测量装置；图2为本专利技术实施例提供的一种辐射率测量装置使用方法；图3为本专利技术实施例提供的一种智能测量电路的组成图；图4为本专利技术实施例提供的一种高精度AD采样电路模块示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种AD采样电路图；图6为本专利技术实施例提供的一种辐射率测量方法流程图。以下对附图作补充说明：1-散热器，2-待测材料，3-绝缘隔热筒，4-热电堆式辐射热流计，5-电加热板，6-电源，7-微控制器主板，8-液晶显示控制板，100-高精度AD采样电路，200-ARM微控制器，300-TFT液晶显示器，400-双按钮，101-信号放大模块，102-电压跟随模块，103-AD采样模块，104-负电源发生模块。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例中提供了一种辐射率测量装置，如图1所示，所述装置包括：绝缘隔热筒3、热电堆式辐射热流计4、电加热板5和微控制器主板7；所述绝缘隔热筒3是一端具有开口的圆柱形壳体，所述热电堆式辐射热流计4、电加热板5和微控制器主板7设置在所述壳体内部，所述电加热板5的一面为向外辐射热能的辐射面，所述电加热板5辐射面与待测材料2表面以及所述绝缘隔热筒3的侧壁形成密闭空腔，所述热电堆式辐射热流计4设置在所述电加热板5辐射面的中心位置；所述热电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种辐射率测量装置，其特征在于，包括：绝缘隔热筒(3)、热电堆式辐射热流计(4)、电加热板(5)和微控制器主板(7)；所述绝缘隔热筒(3)是一端具有开口的壳体，所述热电堆式辐射热流计(4)、电加热板(5)和微控制器主板(7)设置在所述壳体内部；所述电加热板(5)的一面为向外辐射热能的辐射面，所述电加热板(5)辐射面与待测材料表面以及所述绝缘隔热筒(3)的侧壁形成密闭空腔；所述热电堆式辐射热流计(4)设置在所述电加热板(5)的辐射面上,用于测量流过的热通量；所述微控制器主板(7)用于处理电信号并计算待测材料的表面辐射率。

【技术特征摘要】
2017.09.29 CN 20171090994781.一种辐射率测量装置，其特征在于，包括：绝缘隔热筒(3)、热电堆式辐射热流计(4)、电加热板(5)和微控制器主板(7)；所述绝缘隔热筒(3)是一端具有开口的壳体，所述热电堆式辐射热流计(4)、电加热板(5)和微控制器主板(7)设置在所述壳体内部；所述电加热板(5)的一面为向外辐射热能的辐射面，所述电加热板(5)辐射面与待测材料表面以及所述绝缘隔热筒(3)的侧壁形成密闭空腔；所述热电堆式辐射热流计(4)设置在所述电加热板(5)的辐射面上,用于测量流过的热通量；所述微控制器主板(7)用于处理电信号并计算待测材料的表面辐射率。2.根据权利要求1所述的一种辐射率测量装置，其特征在于，所述热电堆式辐射热流计(4)设置在电加热板(5)辐射面上的中心位置，并通过导线将测得的信号传送给所述微控制器主板(7)。3.根据权利要求1所述的一种辐射率测量装置，其特征在于，所述电加热板(5)的辐射面涂有黑色材料，所述辐射面朝向待测材料表面，所述电加热板(5)形状和直径与绝缘隔热筒(3)一致且二者同轴。4.根据权利要求1或2所述的一种辐射率测量装置，其特征在于，所述微控制器主板(7)包括：信号调理电路、信号放大电路、AD采样电路和微控制器，所述电信号经过信号调理电路、信号放大电路和AD采样电路传入微控制器。5.根据权利要求1或4所述的一种辐射率测量装置，其特征在于，所述AD采样电路用于测量标准样片一、标准样片二和待测材料(2)的表面辐射率对应所述热电堆式辐射热流计(4)的输出电动势E1、E2和E3。6.根据权利要求1或5所述的一种辐射率测量装置，其特征在于，响应于测量标准样片一、标准样片二和待测材料(2)的表面辐射率对应所述热电堆式辐射热流计(4)的输出电动势E1、E2和E3，所述微控制器根据公式:ε3＝ε1+(ε2-ε1)*(E3-E1)/(E2-E1)计算出所测材料表面的辐射率ε3,已知标准样片一的辐射率ε1和标准样片二的辐射率ε2。7.根据权利要求1或3所述的一种辐射率测量装置，其特征在于，所述绝缘隔热筒(3)采用绝缘隔热材料制作，用于排除外界温度对测量的干扰，所述辐射率测量装置开机后，所述电加热板(5)开始工作，所述绝缘...

【专利技术属性】
技术研发人员：张喆民，黄达泉，张天雨，苑静，王伟志，钟星辉，李胜雪，何奇超，
申请(专利权)人：北京奥博泰科技有限公司，张喆民，
类型：发明
国别省市：北京,11