高温条件下不透明样品法向光谱辐射率的测量(2)
时间:2017-02-10 20:10 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
另外，随着近几年来新型的辐射测温仪和红外测温仪等仪器的广泛使用，发射率已成为必不可少的因素。当今的大多数辐射测温仪器，如高温计、红外辐射温度计、热像仪等，需要将物体发射率输入测温仪器，才会获得真温。 发射率的测量研究早在20世纪30年代就已开始，各国学者不断提出新的方法和装置，对许多材料的发射率进行了测量，并把数据编制成册供使用者参考和使用。但是材料的发射率是材料种类、自身表面状态、温度、波长等多种因素的多元函数，测量精度和重复性不好，测量的水平一直难以提高，同类材料发射率测量结果重复性比较差。因此建立一套精密的材料发射率测量装置，满足科研和工业上对材料的发射率数据的需求，最终建立起发射率数据库都是意义深远的。 1．2 发射率定义 相同温度下，黑体的辐射能力最大，作为研究热辐射的标准物体。普朗克定律（式和斯蒂芬-玻尔兹曼定律表述了黑体的光谱辐射分布和全波辐射与温度的关系，由式（1.4）（1.6）给出。为研究实际材料的辐射特性，引入了发射率的概念，定义为材料的辐射能力与相同温度下黑体的辐射能力之比。 发射率按光谱范围分为全波长发射率、光谱发射率和在某光谱范围的积分发射率,根据辐射方向不同分为半球发射率、定向发射率和在某角度范围的积分发射率[2]，这些不同的划分又可以组合出多种不同发射率参数。 在研究给定表面的辐射特性时，根据应用的性质不同，需要的详细程度各不相同。例如，如果要计算发射到一个表面元素上方半球空间中的全部辐射能，那么必须要知道半球总发射率；另一方面，为了确定面元素发射到某个特定方向去的辐射能，就得应用定向发射率。此外，上述计算是在全波长范围内进行还是在某个特定波段内进行，相应地需要应用全波长发射率或光谱发射率。 常见的发射率有4种：定向光谱发射率、定向全波长发射率、半球光谱发射率和半球全波长发射率，下面分别给出相应的定义与表达式。 定向光谱发射率定义为某一温度、波长和方向下实际物体的定向辐射强度与相同条件下黑体的定向辐射强度之比。定向光谱发射率应用最多的是法向光谱发射率。 （1.1） 式中 说明黑体的定向辐射强度与方向无关。 定向全波长发射率，或称定向发射率，定义为某一温度、方向下实际物体的全波长定向辐射强度和相同条件下黑体的全波长定向辐射强度之比。 （1.2） 半球光谱发射率，或称光谱发射率，定义为某一温度下实际物体的光谱辐射力与相同温度下黑体的光谱辐射力之比。 （1.3） 光谱发射率实际应用较多。黑体的光谱辐射力 由以下的普朗克定律所描述： （1.4） 式中C1为第一辐射常数， C1=2πhc2=3.742×108 W•μm4/m2。C2为第二辐射常数，C2=h c/k=1.439×104 μm•K 半球全波长发射率，或称半球总发射率，定义为某一温度下实际物体的辐射力与相同温度下黑体的辐射力之比。 （1.5） (责任编辑：qin) |