基于毫米波的材料辐射率测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种基于毫米波的材料辐射率测试装置，其包括3mm/8mm波段天线(1)、射频低噪放(2)、检波器(3)、低频放大器(4)、温度计模块(5)、定标装置(6)、数据处理模块(7)；天线(1)对准装载被测目标材料、高低温定标材料的保温桶(8)，其输出端与射频低噪放(2)的输入端相连，检波器(3)的输入端与射频低噪放(2)的输出端相连，其输出端与低频放大器(4)的输入端相连，定标装置(6)的第一输入端与低频放大器(4)的输出端相连，其第二输入端与温度计模块(5)的输出端相连，定标装置(6)的输出端与数据处理模块(7)的输入端相连。本实用新型专利技术体积小、操作简单、测量快速、准确。

A device for measuring material emissivity based on millimeter wave

【技术实现步骤摘要】
基于毫米波的材料辐射率测试装置
本技术属于材料(涂覆金属板、织物)表面微波辐射特征监测
，特别是一种基于毫米波的材料辐射率测试装置。
技术介绍
辐射率是描述物质毫米波辐射的重要参数，也是分辨材料属类的关键参数。材料表面的辐射率等于同一温度下单位面积内被测材料的辐射功率与绝对黑体的辐射功率之比，其表征实际物体微波/毫米波辐射能力的相对强弱。黑体的辐射率为1，其他材料的辐射率介于0到1之间。近年来，随着科学技术的不断发展，对辐射率测量的要求不断提高，同时辐射率的测量技术也得到了长足的发展。根据测试原理的不同，材料发射率测量方法分为量热法、反射法、能量法和多波长法。材料的辐射率在许多科学领域均有重要的应用价值，在农业、地质、环境、测绘与军事等领域应用广泛。目前，对诸如涂覆金属板、织物之类材料辐射率的测量目前主要集中在光学、红外波段。由于我国的毫米波辐射研究基础较为薄弱，在遥感领域的相关研究尚未达到实用化的程度，相关理论和技术方法尚不成熟，现有技术对诸如涂覆金属板、织物之类材料辐射率的测量操作比较复杂，测量结果易受温度、湿度、周围环境等因素干扰，造成较大误差。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于毫米波的材料辐射率测试装置，体积小，操作简单，减少了天线旁瓣及环境因素波动造成的测试误差，测量快速、准确。实现本技术目的的技术解决方案为：一种基于毫米波的材料辐射率测试装置，包括3mm/8mm波段天线1、射频低噪放2、检波器3、低频放大器4、温度计模块5、定标装置6、数据处理模块7；所述3mm/8mm波段天线1对准装载被测目标材料、高低温定标材料的特制保温桶8，其输出端与射频低噪放2的输入端相连，所述检波器3的输入端与射频低噪放2的输出端相连，其输出端与低频放大器4的输入端相连，所述定标装置6的第一输入端与低频放大器4的输出端相连，其第二输入端与温度计模块5的输出端相连，所述温度计模块5的输入端与装载被测目标材料、高低温定标材料的特制保温桶8相连，所述定标装置6的输出端与数据处理模块7的输入端相连。本技术与现有技术相比，其显著优点为：该技术集成系统体积小，操作简单，减少了天线旁瓣及环境因素波动造成的测试误差，更加快速准确地获取被测材料涂覆金属板、织物的辐射特性和参数，为评估材料优劣提供了技术支撑和实验方法。具有全天时全天候的工作能力，可以在各类烟、雾、霾状态下正常工作。毫米波辐射特性可以作为陆基、机载和星载应用，可以治理各种远近状态的实际应用条件，具有搭载平台的通用性。下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步的详细描述。附图说明图1为本技术基于毫米波的材料辐射率测试装置的结构示意图。图2为基于毫米波的材料辐射率测试方法的主流程图。图中，3mm/8mm波段天线1，射频低噪放2，检波器3，低频放大器4，温度计模块5，定标装置6，数据处理模块7。具体实施方式如图1所示，本技术基于毫米波的材料辐射率测试装置，包括3mm/8mm波段天线，1，、射频低噪放，2，、检波器，3，、低频放大器，4，、温度计模块，5，、定标装置，6，、数据处理模块，7，；所述3mm/8mm波段天线，1，对准装载被测目标材料、高低温定标材料的特制保温桶，8，其输出端与射频低噪放，2，的输入端相连，所述检波器，3，的输入端与射频低噪放，2，的输出端相连，其输出端与低频放大器，4，的输入端相连，所述定标装置，6，的第一输入端与低频放大器，4，的输出端相连，其第二输入端与温度计模块，5，的输出端相连，所述温度计模块，5，的输入端与装载被测目标材料、高低温定标材料的特制保温桶，8，相连，所述定标装置，6，的输出端与数据处理模块，7，的输入端相连。优选地，所述射频低噪放，2，的增益为35dB。温度计采用铂金属温度计接触式测量使测量示数更加准确。辐射率测量系统采用3mm/8mm波段辐射计系统，其中3mm波段采用口径300mm卡塞格伦天线，波束宽度0.8°，中心频率94GHz，带宽4GHz，低放增益为32dB；8mm波段采用口径368mm卡塞格伦天线，波束宽度1.5°，中心频率35GHz，带宽2GHz，低放增益为35dB。检波器负责检出包络信号，检波灵敏度500W/V；低频放大器采用交流和直流两种模式放大低频信号；定标装置采用高低温源把电压信号化为温度信号；温度测量模块采用铂电阻温度计；数据处理部分包括数据采集和处理电路、数据显示电路、数据库特征匹配。以上电路的综合功能就是对材料(涂覆金属板、织物)的毫米波辐射率进行测量，为后续评估提供科学依据。装载材料的容器为特制保温桶，其结构为可抽拉设计，即便于替换检测不同材料发射率，又可以隔绝外部环境干扰，使测量结果更加准确。如图2所示，基于毫米波的材料辐射率测试方法，包括如下步骤：(10)高温材料测量：采用毫米波，测量黑体材料的辐射特性及温度；(20)低温材料测量：采用毫米波，测量液氮的辐射特性及温度；(30)目标材料测量：采用毫米波，测量目标材料的辐射特性及温度；(40)天线温度定标：根据定标方程，利用黑体材料温度和液氮温度定标天线温度；。(50)辐射亮温反演：根据定标后的天线温度，反演得到辐射亮温，从而得到被测目标材料的辐射率。优选地，所述毫米波由毫米波辐射计提供。进一步优选地，所述毫米波辐射计采用3mm/8mm波段天线。用于测量材料表面的毫米波辐射特性可分为三路进行：一路是进行毫米波辐射计系统的高温定标分析，测量高温材料-黑体目标的表面温度和辐射特性。一路是进行毫米波辐射计系统的低温定标分析，测量低温材料-液氮的表面温度和辐射特性。由两路的输出结果得到系统定标方程。另一路测量目标材料的表面温度与辐射特性，通过反演运算得到目标材料的辐射率，判断材料属性的优劣。尤其是该方法不受周围环境影响，使测试结果更加精确且具有全天时全天候的工作能力，可以在各类烟、雾、霾状态下正常工作。毫米波辐射特性可以作为陆基、机载和星载应用，可以治理各种远近状态的实际应用条件，具有搭载平台的通用性。本技术装置的操作过程如下：首先:联通系统，并测试各模块工作性能是否正常；第二步:利用3mm/8mm辐射计，对高温材料-黑体目标的辐射电压进行测量；第三步:软件控制温度计下移，测量黑体目标的表面温度，测量结束后，温度计上移；第四步:软件控制旋转被测装置上层已测量的高温材料-黑体目标，对低温材料-液氮的辐射电压进行测量；第五步:软件控制铂电阻温度计下移，测量液氮液面上方的温度，测量结束后，温度计上移；第六步：软件控制转入待测的目标材料，对目标材料的辐射电压进行测量；第七步：软件控制铂电阻温度计下移，测量目标材料的温度，测量结束后，温度计上移；最后:综合上述步骤的结果，把无源毫米波辐射特性辐射亮温电压数值，经系统定标后转为天线温度值，再根据扫描天线的参数利用最小二乘岭回归数值算法反演天线的视在温度，从而得到待测目标的毫米波辐射率，并且可以根据要求定时更新，使测试结果更加准确；针对目前材料辐射率测量相关研究薄弱，现有辐射计系统定标操作复杂，误差大的问题，本技术提供了一种基于毫米波辐射计的辐射率测量方法，主要创新点如下：(1)材料(涂覆金属板、织物)辐射率的测量目前主要集中在光学、红外波段，微波尤其是无本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于毫米波的材料辐射率测试装置，其特征在于：包括3mm/8mm波段天线(1)、射频低噪放(2)、检波器(3)、低频放大器(4)、温度计模块(5)、定标装置(6)、数据处理模块(7)；所述3mm/8mm波段天线(1)对准装载被测目标材料、高低温定标材料的特制保温桶(8)，其输出端与射频低噪放(2)的输入端相连，所述检波器(3)的输入端与射频低噪放(2)的输出端相连，其输出端与低频放大器(4)的输入端相连，所述定标装置(6)的第一输入端与低频放大器(4)的输出端相连，其第二输入端与温度计模块(5)的输出端相连，所述温度计模块(5)的输入端与装载被测目标材料、高低温定标材料的特制保温桶(8)相连，所述定标装置(6)的输出端与数据处理模块(7)的输入端相连。

【技术特征摘要】
1.一种基于毫米波的材料辐射率测试装置，其特征在于：包括3mm/8mm波段天线(1)、射频低噪放(2)、检波器(3)、低频放大器(4)、温度计模块(5)、定标装置(6)、数据处理模块(7)；所述3mm/8mm波段天线(1)对准装载被测目标材料、高低温定标材料的特制保温桶(8)，其输出端与射频低噪放(2)的输入端相连，所述检波器(3)的输入端与射频低噪放(2)的输出端相连，其输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：张光锋，张琪，于畅畅，高远，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32