一种稳态量热计法半球发射率测试仪制造技术

一种稳态量热计法半球发射率测试仪,包括真空室、试样加热组件、抽真空装置、恒温冷却装置以及数据测量与处理装置；真空室包括真空罩以及固设在真空罩内壁上的热沉；试样加热组件设置在真空室对试样进行加热，包括主加热器；抽真空装置与该真空室的真空测试空间连通；恒温冷却装置与真空室的冷却介质通道连通；数据测量与处理装置采集试样温度、热沉温度、真空室内真空度以及主加热器的功率，并计算出试样的半球发射率。克服了测试过程对材料导热系数与比热容的苛刻要求，测试精度高，测试温区宽，可以测试材料在不同温度条件下尤其是在低温下的半球发射率。利用该测试装置的测试结果，可方便地计算出材料的半球发射率，测试与计算较简单。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种稳态量热计法半球发射率测试仪,包括真空室、试样加热组件、抽真空装置、恒温冷却装置以及数据测量与处理装置；真空室包括真空罩以及固设在真空罩内壁上的热沉；试样加热组件设置在真空室对试样进行加热，包括主加热器；抽真空装置与该真空室的真空测试空间连通；恒温冷却装置与真空室的冷却介质通道连通；数据测量与处理装置采集试样温度、热沉温度、真空室内真空度以及主加热器的功率，并计算出试样的半球发射率。克服了测试过程对材料导热系数与比热容的苛刻要求，测试精度高，测试温区宽，可以测试材料在不同温度条件下尤其是在低温下的半球发射率。利用该测试装置的测试结果，可方便地计算出材料的半球发射率，测试与计算较简单。【专利说明】一种稳态量热计法半球发射率测试仪
本专利技术涉及半球发射率测试仪领域，尤其是一种稳态量热计法半球发射率测试仪。
技术介绍
半球发射率是固体材料的一个重要物理性能参数，它体现了材料在特定温度下相对黑体的辐射能力。材料半球发射率的测试方法包括卡计法和光学方法。其中卡计法又包括瞬态卡计法和稳态卡计法(稳态量热计法)。瞬态卡计法能在较短的时间内连续测量试样在不同温度条件下的发射率，但在测试中要求试样的导热性好，以保证在冷却过程中试样内部没有温度梯度。因而，用其测试低热导率材料的半球发射率较为困难。此外，采用瞬态卡计法需获取材料在不同温度下的比热容，然而许多新型功能材料热控材料的热力学参数非常缺乏，这也限制了瞬态卡计法的应用。
技术实现思路
为了满足热辐射材料特别是隔热涂料在不同温度条件下尤其是低温下热发射率的测量要求，本专利技术合理设计了一台基于稳态量热计法的半球发射率测试仪。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案:一种稳态量热计法半球发射率测试仪，包括真空室、试样加热组件、抽真空装置、恒温冷却装置以及数据测量与处理装置；所述真空室包括真空罩以及固设在真空罩内壁上呈半包围状的热沉；所述热沉朝内的一面构成真空测试空间，朝外的一面与真空罩的内壁之间留有一条冷却介质通道；所述冷却介质通道内设有一冷却介质入口与冷却介质出口 ；所述试样加热组件设置在真空室的真空测试空间内对试样进行加热，包括主加热器；所述主加热器与一标准电阻以及直流电源构成串联回路；所述抽真空装置通过管道与该真空室的真空测试空间连通；所述恒温冷却装置通分别过管道与冷却介质通道的冷却介质入口和冷却介质出口连通；所述数据测量与处理装置采集试样温度、热沉温度、真空室内真空度以及主加热器的功率；当数据测量与处理装置检测到真空室内的压力达到1.0X10_3Pa以下，且试样温度达到所设定的温度时，该数据测量与处理装置根据试样温度、热沉温度、主加热器的功率以及试样的辐射表面积计算出试样的半球发射率。相比于现有技术，本专利技术的一种稳态量热计法半球发射率测试仪包括真空室、恒温冷却装置、试样加热组件、抽真空装置以及数据测量与处理装置，通过稳态量热计法，克服了测试过程对材料导热系数与比热容的苛刻要求，测试精度较高，测试温区宽，应用较为广泛，可以测试材料在不同温度条件下尤其是在低温下的半球发射率。利用该测试装置的测试结果，可方便地计算出材料的半球发射率，测试与计算较简单。进一步，所述数据测量与处理装置包括第一温测单元、第二温测单元、第三温测单元、第四温测单元、第一电压计、第二电压计以及处理单元；所述第一温测单元设置在试样上，测量试样温度；第二温测单元设置在热沉上；所述第三温测单元设置在冷却介质入口处；所述第四温测单元设置在冷却介质出口处；所述第一电压计与该主加热器并联，测量主加热器的电压；所述第二电压计并联在该标准电阻上，测量标准电阻的电压；所述处理单元根据第一电压计与第二电压计的数值以及标准电阻的阻值计算主加热器的功率。进一步，所述抽真空装置包括油扩散泵、储气罐以及机械泵；真空室、油扩散泵、储气罐以及机械泵依次通过管道连通；该真空室与该油扩散泵之间的管道上设有高真空阀。进一步，所述抽真空装置还包括一个三通阀；该三通阀包括一个主端口与两个选择端口 ；该主端口通过管道与该机械泵连通；其中一选择端口通过管道与该储气罐连通，另一个选择端口通过管道与该真空室直接连通；该数据测量与处理装置还包括高真空计、第一低真空计和第二低真空计；所述高真空计设置在高真空阀与油扩散泵之间的管道上；所述第一低真空计设置在三通阀与机械泵之间的管道上；所述第二低真空计设置在三通阀与真空室之间的管道上。高真空机构与低真空机构共用一个机械泵，并可通过三通阀切换，简化了管路连接，省去了成本。进一步，该试样加热组件包括主加热器和辅助加热器；该辅助加热器呈半包围状，该主加热器设置在该辅助加热器的半包围空间内。该辅助加热器用于对试样温度补偿。进一步，该试样加热组件还包括一均热板，该均热板设置在该主加热器上。使试样均匀加热。进一步，还包括与真空罩固定连接的升降销轴，该升降销轴配有动力单元以及与该动力单元电连接的控制按钮，该动力单元驱动该升降销轴上下移动。通过控制按钮控制升降销轴上下移动，带动真空罩打开或闭合，提高劳动效率。进一步，所述恒温冷却装置为循环冷却水装置或液氮罐。进一步，所述热沉的朝向真空测试空间的一面涂覆有无光黑漆。进一步，所述测试仪还包括测试主机；该测试主机包括显示屏、真空压力表、温度显示仪以及控制面板；该真空压力表显示第一低真空计、第二低真空计以及高真空计所测得的数值；所述温度显示仪显示第一温测单元与第二温测单元的所测得的数值；所述控制面板上设有多个控制按钮。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术的一种稳态量热计法半球发射率测试仪的装置连接图图2是图1中真空I的的内部结构示意图图3是图2中的主加热器31与辅助加热器32的电路图下面参见附图及具体实施例，对本专利技术作进一步说明。【具体实施方式】采用稳态卡计法测量材料半球发射率的原理如下:假设试样的半球发射率ε η等于半球吸收率，当试样温度T达到热平衡时，有如下关系式:Q= εΗσ A(T4-T04)+Qw+Qg_Qr (I)式中ο为斯蒂芬一波尔兹曼常数;A为试样的表面积；T和Ttl分别为试样与测试室内壁的温度；Q为加热器的加热功率；QW为试样通过引线的热损；Qg为测试室内由残余气体引起的热损；Qr为试样与测试室内壁多次反射试样吸收的能量。在测试过程中，测试室内维持高真空，且测试室内表面积远大于试样表面积，因而，Qg与A可以忽略不计；由于采用的加热丝及引线直径都较细，故可忽略引线的热损Qw。即公式(I)等价为【权利要求】1.一种稳态量热计法半球发射率测试仪，其特征在于:包括真空室、试样加热组件、抽真空装置、恒温冷却装置以及数据测量与处理装置； 所述真空室包括真空罩以及固设在真空罩内壁上呈半包围状的热沉；所述热沉朝内的一面构成真空测试空间，朝外的一面与真空罩的内壁之间留有一条冷却介质通道；所述冷却介质通道内设有一冷却介质入口与冷却介质出口 ； 所述试样加热组件设置在真空室的真空测试空间内对试样进行加热，包括主加热器；所述主加热器与一标准电阻以及直流电源构成串联回路； 所述抽真空装置通过管道与该真空室的真空测试空间连通； 所述恒温冷却装置通分别过管道与冷却介质通道的冷却介质入口和冷却介质出口连通； 所述数据测量与处理装置采集试样温度、热沉温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稳态量热计法半球发射率测试仪,其特征在于：包括真空室、试样加热组件、抽真空装置、恒温冷却装置以及数据测量与处理装置；所述真空室包括真空罩以及固设在真空罩内壁上呈半包围状的热沉；所述热沉朝内的一面构成真空测试空间，朝外的一面与真空罩的内壁之间留有一条冷却介质通道；所述冷却介质通道内设有一冷却介质入口与冷却介质出口；所述试样加热组件设置在真空室的真空测试空间内对试样进行加热，包括主加热器；所述主加热器与一标准电阻以及直流电源构成串联回路；所述抽真空装置通过管道与该真空室的真空测试空间连通；所述恒温冷却装置通分别过管道与冷却介质通道的冷却介质入口和冷却介质出口连通；所述数据测量与处理装置采集试样温度、热沉温度、真空室内真空度以及主加热器的功率；当数据测量与处理装置检测到真空室内的压力达到1.0X10‑3Pa以下，且试样温度达到所设定的温度时，该数据测量与处理装置根据试样温度、热沉温度、主加热器的功率以及试样的辐射表面积计算出试样的半球发射率。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨麟，曾鸣，何勃，杜玉辉，赵军明，候志全，
申请(专利权)人：广州特种承压设备检测研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44