高温条件下不透明样品法向光谱辐射率的测量(3)
时间:2017-02-10 20:10 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
黑体的辐射力 由斯蒂芬-玻尔兹曼定律（或称辐射四次方定律）所规定： （1.6） 式中σ为黑体辐射常数，σ=5.670×10-8 W/m2•K4。 1．3 发射率的测量方法 发射率的测量方法种类繁多，特点各异。依据不同的测试原理，一般将发射率测量方法分为量热法、反射率法、多波长法和能量法。依据是否通过基尔霍夫定律获得发射率，可分为直接测量法和间接测量法两大类，直接测量法包括量热法、多波长法和能量法，间接测量法主要是指反射率法。透明样品或半透明样品还需要考虑透射问题，本文研究的对象为不透明样品。 1.3.1 量热法 量热法用来测量半球总发射率，不能测量光谱或定向发射率，测量温度范围比较宽。按照热流状态可分为稳态法和瞬态法。其基本原理是：根据辐射换热理论推导出热交换系统关于样品半球总发射率的传热方程，测出方程中出现的温度值（瞬态法还需要测量样品的温度变化率）和输入样品的热流，从而求出样品的半球总发射率。装置设计时应保证除了辐射传热外的其他热损失忽略不计。 稳态量热法最常用的一种方法是热线法。待测发射率的样品做成线条状，固定在温度比样品温度低的真空室内。线条状样品通过电流加热，测出电流、样品温度T1和真空室内壁温度T2，就可推出样品的半球总发射率。 （1.7） 稳态量热法的缺点是样品制作麻烦，测试时间长；但由于装置简单、测试温度范围较宽、准确度高等优点近年来仍有广泛应用。 瞬态量热法最先由Ramanathan等在20世纪60年代提出。他们利用此法测定了铜、铝、银、钨和不锈钢的半球总发射率，运用太阳模拟器作为样品的辐射源，样品温度达到T1时，停止太阳模拟器的照射，测出温度递减率及真空室内壁温度T2，就可推算出样品的半球总发射率。 （1.8） 此方法的优点是：设备相对简单，测量速度快，测温上限高，可同时测量多项参数，且测量精度较高；缺点是只能测量导体材料。 1.3.2 反射率法 反射率法是一种间接测量方法。根据能量守恒定律及基尔霍夫定律，将已知强度的辐射能投射到被测的不透明样品表面上，并用反射计测出表面反射能量，即可求得样品的反射率，进而计算发射率。通常采用的反射计有热腔反射计、积分球（抛物面、椭球面等）反射计、镜面反射计、测角反射计等。 目前应用最广的是积分球反射计法[3]。积分球反射计主要部分是一个具有高反射率的漫射内表面积分球。工作原理是：被测样品置于球心处，入射光从积分球开口处投射到样品表面并反射到积分球内表面上，经过球面第一次反射即均匀分布在球表面上，探测器从另一孔口接受球内表面上的辐射能。然后以某一已知反射率的标准样品取代被测样品，重复前述过程。两次测得的辐射反射能之比乘以标准样品的反射率为即为被测样品的发射率。 尽管近年来反射率法得到了广泛应用，但是其主要问题是难以保证入射光线能均匀地分布在半球内。 1.3.3 多波长法 多波长法是一种新兴的同时测量温度和光谱发射率的方法。其原理是通过测量目标多光谱下的辐射信息，建立发射率和波长关系模型，然后通过理论计算得到温度和光谱发射率数据。 (责任编辑：qin) |