高温半透明材料光谱方向表观发射率逆推测量装置及方法，属于高温材料热物性测量技术领域。本发明专利技术是为了解决目前半透明材料光谱方向表观发射率测量精度低、温度上限低、测量波段窄并且存在测量死角的问题。本发明专利技术利用傅里叶红外光谱仪分别对半透明材料的高温法向透射率和高温法向发射率进行测量，继而根据辐射传输逆问题求解方法计算得到半透明材料的光谱折射率和光谱吸收系数，最终由材料的光谱折射率和光谱吸收系数计算得到半透明材料高温光谱方向表观发射率。本发明专利技术提供了一种可靠的可对半透明材料高温光谱方向表观发射率进行准确测量的测量方法，可以广泛应用于航空航天、军事、能源、化工、以及大气科学等诸多领域。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，属于高温材料热物性测量
。本专利技术是为了解决目前半透明材料光谱方向表观发射率测量精度低、温度上限低、测量波段窄并且存在测量死角的问题。本专利技术利用傅里叶红外光谱仪分别对半透明材料的高温法向透射率和高温法向发射率进行测量，继而根据辐射传输逆问题求解方法计算得到半透明材料的光谱折射率和光谱吸收系数，最终由材料的光谱折射率和光谱吸收系数计算得到半透明材料高温光谱方向表观发射率。本专利技术提供了一种可靠的可对半透明材料高温光谱方向表观发射率进行准确测量的测量方法，可以广泛应用于航空航天、军事、能源、化工、以及大气科学等诸多领域。【专利说明】
本专利技术涉及一种，属于高温材料热物性测量
。
技术介绍
发射率定义为同等温度下材料表面辐射能与黑体辐射能的比值。各种材料表面的发射率是表征材料表面辐射本领的物理量，是一项极其重要的热物性参数。根据波长范围，发射率可分为全光谱发射率，光谱发射率和波段发射率；根据测量方向可分为半球发射率和方向发射率。材料发射率的测量涉及到航空航天、军事、化工、冶金、建筑、医疗、新能源及大气科学等多个领域。半透明材料是指其光谱光学厚度在某个或若干个波段范围内为有限值的材料，在很多领域也有着广泛的应用，如航天器外表面温控涂层、航天军事技术中导弹飞行器上的硫化锌窗口材料，军事目标红外辐射特性及遥感探测、太阳能利用、红外加热、温控涂层以及玻璃和陶瓷加工等。对于半透明材料，其表面出射辐射不仅包含表面边界的辐射能量，还包括材料内部介质辐射经过衰减后出射的部分辐射能量，所以半透明材料的发射率实质上是表观发射率。半透明材料的表观发射率与材料组分、表面条件(粗糙度)、材料内部的吸收散射条件、材料两边界的边界条件以及材料的温度分布和考察的波长等因素有关，即半透明材料的表观发射率是以上诸多因素的多元函数。所以其测量存在一定的难度，尤其是对于半透明材料的方向表观发射率的测量，主要存在测量精度低、温度上限低、测量波段窄以及存在测量死角等问题。
技术实现思路
本专利技术是为了解决目前半透明材料光谱方向表观发射率测量精度低、温度上限低、测量波段窄并且存在测量死角的问题，提供一种无死角的精确的。本专利技术所述的中的“高温”是高温条件下测量半透明材料的光谱方向表观发射率。上述高温条件一般是指在25°C?800°C的条件下进行的测量。本专利技术为解决上述技术问题采取的技术方案是:一种高温半透明材料光谱方向表观发射率逆推测量装置，它包括数据处理系统、傅立叶红外光谱分析仪、真空罐、以及置于真空罐内的黑体光源A、可旋转反光镜、黑体辐射加热器和黑体光源B ;黑体辐射加热器和可旋转反光镜位于黑体光源A和黑体光源B之间，黑体辐射加热器位于黑体光源A和可旋转反光镜之间；黑体辐射加热器用于对待测半透明试件进行辐射加热以保持待测半透明试件两表面均为半透明边界条件，并使透过半透明试件投射到黑体辐射加热器上的辐射能量全部被吸收；傅立叶红外光谱分析仪用于采集光谱辐射信号；数据处理系统和傅立叶红外光谱分析仪连接，用于处理傅立叶红外光谱分析仪采集的信号。所述真空罐的外壁设有循环水恒温套筒。一种高温半透明材料光谱方向表观发射率逆推测量方法，它按以下步骤实现:步骤一、打开入射黑体光源A，使用傅立叶红外光谱分析仪采集黑体光源的光谱辐射信号数据记做S1 ；步骤二、将半透明试件(试件)置于真空罐内的试件架中，开启黑体辐射加热器，将半透明试件加热到预定测试温度并保持温度稳定，使用傅立叶红外光谱分析仪采集数据记做S2，得到的数据S2包含:①黑体光源光谱辐射信号透过半透明试件之后剩余的信号S/ ；②半透明试件自身光谱辐射信号Ss;③辐射加热器的光谱辐射信号透过半透明试件之后剩余的信号S4'；步骤三、关闭入射黑体光源，黑体辐射加热器仍工作，保持半透明试件温度稳定，使用傅立叶红外光谱分析仪采集数据记做S3，其中包含:①辐射加热器的光谱辐射信号透过半透明试件之后剩余的信号S4';②半透明试件自身光谱辐射信号Ss ；步骤四、取出试件架中半透明试件，并保持黑体辐射加热器温度不变，使用傅立叶红外光谱分析仪采集预定测试温度下黑体辐射加热器的光谱辐射信号数据记做S4 ；步骤五、将黑体光源B (参考黑体炉)设定到预定测试温度达到稳定后，转动可旋转反射镜，使用傅立叶红外光谱分析仪采集预定待测温度下黑体光源B (参考黑体炉)的光谱辐射信号数据Sb ；步骤六、结合步骤一、步骤二、步骤三、步骤四、步骤五中的获得的光谱辐射能量测量数据计算获得半透明材料光谱法向表观发射率测量值ε ±(λ)和光谱法向透射率测量值 τ ± (λ);步骤七、根据辐射传输逆问题求解算法，假设半透明试件的光谱折射率为η' λ，光谱吸收系数为K' λ，通过求解辐射传输方程计算得到该半透明材料的光谱法向表观发射率估计值ε，± (λ)和光谱法向透射率估计值τ ' ± (λ);步骤八、将步骤六得到的半透明材料光谱法向表观发射率测量值ε ± (λ)、光谱法向透射率测量值τ ± (λ)和步骤七得到的半透明材料的光谱法向表观发射率估计值ε' ± U)、光谱法向透射率估计值τ ' ± (λ)代入如下目标函数计算公式，计算得到目标函数值Ftjbj ；【权利要求】1.一种高温半透明材料光谱方向表观发射率逆推测量装置，其特征在于:它包括数据处理系统(I)、傅立叶红外光谱分析仪(2)、真空罐(7)、以及置于真空罐(7)内的黑体光源A(6)、可旋转反光镜(4)、黑体辐射加热器(5)和黑体光源B (3);黑体辐射加热器(5)和可旋转反光镜(4)位于黑体光源A (6)和黑体光源B (3)之间，黑体辐射加热器(5)位于黑体光源A (6)和可旋转反光镜(4)之间；黑体辐射加热器(5)用于对待测半透明试件(9)进行辐射加热以保持待测半透明试件(9)两表面均为半透明边界条件，并使透过半透明试件(9)投射到黑体辐射加热器(5)上的辐射能量全部被吸收；傅立叶红外光谱分析仪(2)用于采集光谱辐射信号；数据处理系统(I)和傅立叶红外光谱分析仪(2 )连接，用于处理傅立叶红外光谱分析仪(2)采集的信号。2.根据权利要求1所述的一种高温半透明材料光谱方向表观发射率逆推测量装置，其特征在于:所述真空罐(7)的外壁设有循环水恒温套筒(8)。3.—种高温半透明材料光谱方向表观发射率逆推测量方法，其特征在于:它按以下步骤实现: 步骤一、打开入射黑体光源A (6)，使用傅立叶红外光谱分析仪采集黑体光源的光谱辐射信号数据记做S1 ； 步骤二、将半透明试件置于真空罐内的试件架中，开启黑体辐射加热器，将半透明试件加热到预定测试温度并保持温度稳定，使用傅立叶红外光谱分析仪采集数据记做S2,得到的数据S2包含:①黑体光源光谱辐射信号透过半透明试件之后剩余的信号S/ 半透明试件自身光谱辐射信号Ss ;③辐射加热器的光谱辐射信号透过半透明试件之后剩余的信号S/ ； 步骤三、关闭入射黑体光源，黑体辐射加热器仍工作，保持半透明试件温度稳定，使用傅立叶红外光谱分析仪采集数据记做S3，其中包含:①辐射加热器的光谱辐射信号透过半透明试件之后剩余的信号S4';②半透明试件自身光谱辐射信号Ss ； 步骤四、取出试件架中半透明试件，并保持黑体辐射加热器温度不变，使用傅本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高温半透明材料光谱方向表观发射率逆推测量装置，其特征在于：它包括数据处理系统（1）、傅立叶红外光谱分析仪（2）、真空罐（7）、以及置于真空罐（7）内的黑体光源A（6）、可旋转反光镜（4）、黑体辐射加热器（5）和黑体光源B（3）；黑体辐射加热器（5）和可旋转反光镜（4）位于黑体光源A（6）和黑体光源B（3）之间，黑体辐射加热器（5）位于黑体光源A（6）和可旋转反光镜（4）之间；黑体辐射加热器（5）用于对待测半透明试件（9）进行辐射加热以保持待测半透明试件（9）两表面均为半透明边界条件，并使透过半透明试件（9）投射到黑体辐射加热器（5）上的辐射能量全部被吸收；傅立叶红外光谱分析仪（2）用于采集光谱辐射信号；数据处理系统（1）和傅立叶红外光谱分析仪（2）连接，用于处理傅立叶红外光谱分析仪（2）采集的信号。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：齐宏，牛春洋，孙双成，郑献之，阮立明，姜宝成，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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