一种真空低温环境下太阳吸收比原位检测装置及方法制造方法及图纸

本申请提供一种真空低温环境下太阳吸收比原位检测装置及方法，其中原位检测装置包括真空低温试验罐，安装在真空低温试验罐内的检测探头，设置于真空低温试验罐外且与检测探头电气连接的控制主机；检测探头包括：积分球以及处理模块；积分球底部设有检测孔；积分球内壁顶部设有探测器以及可产生多个波段的光源；探测器配置用于获取积分球内壁反射的光信号并转化为电信号；处理模块的输入端与探测器的输出端连接，处理模块的输出端通过电缆与控制主机连接；处理模块配置用于输出辐射亮度A

【技术实现步骤摘要】
一种真空低温环境下太阳吸收比原位检测装置及方法
本公开一般涉及太阳吸收比原位检测装置，具体涉及一种真空低温环境下太阳吸收比原位检测装置。
技术介绍
太阳吸收比是表征材料吸收太阳辐射能力的无量纲物理量，数值上等于太阳吸收辐射通量和入射辐射通量之比，是衡量材料表面的热物理性能的重要指标之一。对材料表面太阳吸收比参数的快速准确原位测量一直是工程热物理领域关注的问题。热控涂层真空低温环境试验条件下试验前后的太阳吸收比原位测量通常通过两种方法进行：第一种方法为在试验完成后，取出试样通过便携式或地面检测装置进行试验后材料表面太阳吸收比检测；第二种方法为试验后将热控涂层试样留在热真空试验罐中，通过探头和光纤结构对试样表面进行检测，采集试样表面发射的光信号，通过光纤将光信号引入热真空试验罐外的积分球结构，通过与之配套的分光光度计进行光电转换和光谱分析计算进行检测。第一种检测方法将试验后的试样由真空低温环境条件移至室温环境条件下进行检测，试样表面产生变化，检测结果无法反映试验后试样表面的太阳吸收比真实变化状态；第二种检测方法通过光纤将真空低温试验罐内试样表面的检测光信号引入罐外进行分析检测，会引入光通量损失，导致检测结果不精确。因此，为了实现材料表面太阳吸收比真空低温环境下的原位检测，克服现有技术不足，设计和专利技术一种新的太阳吸收比检测装置及检测方法具有着重要的现实意义。
技术实现思路
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种可真实反映待测样品表面的太阳吸收比真实变化状态，避免产生光通量损失的一种真空低温环境下太阳吸收比原位检测装置及方法。第一方面本申请提供一种真空低温环境下太阳吸收比原位检测装置，包括真空低温试验罐，安装在所述真空低温试验罐内的检测探头，以及设置于所述真空低温试验罐外且与所述检测探头通过电缆电气连接的控制主机；所述检测探头包括：内部中空的积分球以及安装在所述积分球上的处理模块；所述积分球底部设有用于检测待测样品的检测孔；所述积分球内壁顶部设有探测器以及可产生多个波段的光源；所述探测器配置用于获取所述积分球内壁反射的光信号并将所述光信号转化为电信号；所述处理模块的输入端与所述探测器的输出端连接，所述处理模块的输出端通过所述电缆与所述控制主机连接；所述处理模块配置用于对所述电信号进行处理，并输出辐射亮度At(λ)；所述控制主机配置用于接收所述辐射亮度At(λ)，计算并输出太阳吸收比α。根据本申请实施例提供的技术方案，所述控制主机具体配置用于：接收不同波段光源照射下所述处理模块输出的辐射亮度At(λ)；计算不同波段光源照射下，待测样品的反射率r(λ)：其中，Aw(λ)为第一标准值，是当前λ波长的光源照射下的全反射辐射亮度；Ab(λ)为第二标准值，是当前λ波长的光源照射下的全吸收辐射亮度；计算待测样品的总反射率r：r＝∑aλ*r(λ)其中，所述aλ为设定权重；计算太阳吸收比α：α＝1-r。根据本申请实施例提供的技术方案，所述真空低温试验罐内壁顶部安装有运动执行机构，所述运动执行机构与所述积分球外侧壁固定连接，所述运动执行机构用于驱动所述积分球沿水平及竖直方向移动。根据本申请实施例提供的技术方案，所述运动执行机构包括：水平设置在所述真空低温试验罐内壁顶部的导轨、安装在所述导轨上的滑块、沿竖直方向设置且一端与所述滑块底部通过轴承连接的丝杆，以及安装在所述丝杆上的升降螺母；所述升降螺母与所述积分球侧壁固定连接；所述导轨的一端传动连接有第一驱动电机，所述丝杆的一端传动连接有第二驱动电机，所述第一驱动电机、第二驱动电机与所述控制主机电气连接。根据本申请实施例提供的技术方案，所述真空低温试验罐内壁底部安装有用于放置所述待测样品的第一平台以及用于放置全反射标准试样的第二平台；所述真空低温试验罐内壁做发黑处理。根据本申请实施例提供的技术方案，所述处理模块包括滤波模块、放大模块以及运算模块，所述滤波模块的输入端与所述探测器的输出端连接，所述放大模块的输入端与所述滤波模块的输出端连接，所述运算模块的输入端与所述放大模块的输出端连接，所述运算模块的输出端通过所述电缆与所述控制主机连接。根据本申请实施例提供的技术方案，所述积分球内壁上喷覆有厚度为60-80微米的基底材料，所述基底材料上喷覆有厚度为80-100微米的氧化镁涂层或硫酸钡涂层，所述积分球内壁的反射率大于0.97。根据本申请实施例提供的技术方案，所述光源为通过恒流驱动的LED光源阵列，所述光源的波段包括200-370nm、370-490nm、490-560nm、560-800nm可见光波段以及800-1100nm、1100-1400nm、1400nm-1600nm、1600-1900nm、1900-2600nm的红外波段。第二方面本申请提供一种真空低温环境下太阳吸收比原位检测方法，包括以下步骤：在真空低温环境下获取可产生多个波段的光源并分时分段的照射待测样品；获取不同波段的光源照射下所述待测样品反射的光通量，将所述光通量转化为电信号；对所述电信号进行处理，得到辐射亮度At(λ)；将所述辐射亮度At(λ)发送至所述真空低温环境外，计算太阳吸收比α。根据本申请实施例提供的技术方案，计算所述太阳吸收比α的方法具体为：计算所述待测样品的反射率r(λ)：其中，Aw(λ)为第一标准值，是当前λ波长的光源照射下的全反射辐射亮度；Ab(λ)为第二标准值，是当前λ波长的光源照射下的全吸收辐射亮度；计算所述待测样品的总反射率r：r＝∑aλ*r(λ)其中，所述aλ为设定权重；计算所述太阳吸收比α：α＝1-r。本申请的有益效果在于：基于本申请提供的技术方案，在使用的过程中，将待测样品接触设置在所述检测孔下方并开启所述光源；所述光源分时分段的发射不同波段的光并射入至所述待测样品表面；光源在待测样品表面发生反射，反射后的光线射入至所述积分球内壁上进而发生漫反射；探测器获取积分球内壁上进行多次漫反射后的光通量并将其光信号转化为电信号；所述处理模块将所述电信号进行处理，得到不同波段λ的光源照射下的辐射亮度At(λ)；通过电缆将所述辐射亮度At(λ)发送至真空低温试验罐外部的控制主机，进而即可计算并输出所述待测样品的太阳吸收比α。本申请提供的一种真空低温环境下太阳吸收比原位检测装置实现了待测样品表面的太阳吸收比可在真空低温环境下的原位采集计算，检测计算结果可真实反映待测样品表面吸收太阳辐射的能力；通过在所述检测探头上设置探测器以及处理模块，将光信号转化为电信号，避免了光信号导出而造成光通量损失，避免产生检测误差，具有可以实现原位、准确和快速检测的优点。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本申请提供的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种真空低温环境下太阳吸收比原位检测装置，其特征在于：包括真空低温试验罐(1)，安装在所述真空低温试验罐(1)内的检测探头，以及设置于所述真空低温试验罐(1)外且与所述检测探头通过电缆(2)电气连接的控制主机(3)；/n所述检测探头包括：内部中空的积分球(4)以及安装在所述积分球上的处理模块(5)；所述积分球(4)底部设有用于检测待测样品(6)的检测孔(7)；所述积分球(4)内壁顶部设有探测器(8)以及可产生多个波段的光源(9)；所述探测器(8)配置用于获取所述积分球(4)内壁反射的光信号并将所述光信号转化为电信号；/n所述处理模块的输入端与所述探测器(8)的输出端连接，所述处理模块(5)的输出端通过所述电缆(2)与所述控制主机(3)连接；所述处理模块(5)配置用于对所述电信号进行处理，并输出辐射亮度A

【技术特征摘要】
1.一种真空低温环境下太阳吸收比原位检测装置，其特征在于：包括真空低温试验罐(1)，安装在所述真空低温试验罐(1)内的检测探头，以及设置于所述真空低温试验罐(1)外且与所述检测探头通过电缆(2)电气连接的控制主机(3)；
所述检测探头包括：内部中空的积分球(4)以及安装在所述积分球上的处理模块(5)；所述积分球(4)底部设有用于检测待测样品(6)的检测孔(7)；所述积分球(4)内壁顶部设有探测器(8)以及可产生多个波段的光源(9)；所述探测器(8)配置用于获取所述积分球(4)内壁反射的光信号并将所述光信号转化为电信号；
所述处理模块的输入端与所述探测器(8)的输出端连接，所述处理模块(5)的输出端通过所述电缆(2)与所述控制主机(3)连接；所述处理模块(5)配置用于对所述电信号进行处理，并输出辐射亮度At(λ)；
所述控制主机(3)配置用于接收所述辐射亮度At(λ)，计算并输出太阳吸收比α。


2.根据权利要求1所述的真空低温环境下太阳吸收比原位检测装置，其特征在于：所述控制主机(3)具体配置用于：
接收不同波段光源照射下所述处理模块(5)输出的辐射亮度At(λ)；
计算不同波段光源照射下，待测样品的反射率r(λ)：



其中，Aw(λ)为第一标准值，是当前λ波长的光源照射下的全反射辐射亮度；Ab(λ)为第二标准值，是当前λ波长的光源照射下的全吸收辐射亮度；
计算所述待测样品(6)的总反射率r：
r＝∑aλ*r(λ)
其中，所述aλ为设定权重；
计算太阳吸收比α：
α＝1-r。


3.根据权利要求2所述的真空低温环境下太阳吸收比原位检测装置，其特征在于：所述真空低温试验罐(1)内壁顶部安装有运动执行机构，所述运动执行机构与所述积分球(4)外侧壁固定连接，所述运动执行机构用于驱动所述积分球(4)沿水平及竖直方向移动。


4.根据权利要求3所述的真空低温环境下太阳吸收比原位检测装置，其特征在于：所述运动执行机构包括：水平设置在所述真空低温试验罐内壁(1)顶部的导轨(10)、安装在所述导轨(10)上的滑块(11)、沿竖直方向设置且一端与所述滑块(11)底部通过轴承连接的丝杆(12)，以及安装在所述丝杆(12)上的升降螺母(13)；
所述升降螺母(13)与所述积分球(4)侧壁固定连接；
所述导轨(10)的一端传动连接有第一驱动电机，所述丝杆(12)的一端传动连接有第二驱动电机，所述第一驱动电机、第二驱动电机与所述控制主机(3)电气连接。


5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：付光辉，黄垒，边玉川，余越，郭洺宇，冯涛，徐珍，司顺成，苏东，赵继丁，孟灵强，宋一平，张弘明，
申请(专利权)人：北京卫星环境工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11