[发明专利]一种非均匀凹凸表面红外发射率分布的等温测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种非均匀凹凸表面红外发射率分布的等温测量方法。

背景技术

随着技术发展，各类飞行器结构、电子元器件越来越趋于复杂化，很多结构表面存在毫米级或者更严重的凹凸且材料成分复杂，在对该类结构进行热分析时，需要获得该类元件表面的发射率分布信息。通常情况下，实验测量和已有的表面发射率数据主要是针对材质均匀的平整表面或者微粗糙表面。如何获得具有较大不平整度的表面红外发射率分布是热分析中亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种非均匀凹凸表面红外发射率分布的等温测量方法，以有效测量非均匀凹凸表面的红外发射率分布，保证了能顺利地对具有该类表面的元器件进行热分析。本发明方法通过将样片置于一封闭腔中，经过长时间加热，待样片表面温度均匀，从而借助于红外热像仪测量同温度下非均匀试件凹凸表面的红外发射率分布。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

本发明所述的一种非均匀凹凸表面红外发射率分布的等温测量方法是按照以下步骤实现的：

步骤一、采用隔热保温材料制作保温箱，所述保温箱由箱体和盖板构成；

步骤二、在箱体的空腔内由下至上依次放置石棉垫片、加热片、待测试件，在待测试件的凹凸表面上均匀布置有多个热电偶，热电偶用于监测待测试件凹凸表面的温度，加热片的电源线以及热电偶线由箱体侧壁穿出箱体外，且加热片的电源线以及热电偶线均与箱体侧壁之间进行密封处理以确保保温箱的隔热保温效果；

步骤三、当箱体盖上盖板之后，确保二者密闭配合在一起以形成封闭空腔，当加热片通电加热时，最大程度的降低箱体和盖板所组成的封闭空腔散热；

步骤四、通过封闭空腔内的加热片对待测试件进行加热，同时使用待测试件表面均匀分布的多个热电偶监测并测量待测试件凹凸表面的温度，待待测试件凹凸表面的温度均匀稳定，且任两个热电偶测量的温度差值均小于所允许的测量误差值，迅速移去盖板并用红外热像仪拍摄得到待测试件凹凸表面的热像，其中，红外热像仪在拍摄热像前将其红外发射率置为1；同时记录待测试件表面上的各个热电偶测量的真实温度以及用温度计测量得到的环境温度，在进行数据处理后，根据如下的红外发射率计算公式：

ϵ=(Tobj′)n-(Tamb)n(Tobj)n-(Tamb)n]]>

得到试件表面红外发射率的分布；

式中，T′_obj为红外热像仪测得的目标温度，即辐射亮温；T_obj为目标真实温度，由多个热电偶测量得到并取平均值；T_amb为周围环境的温度，用温度计测量得到；n为与红外热像仪型号有关的常数，n的取值为4.09。

本发明的有益效果是：

本发明方法利用隔热保温材料制造成一带盖的空腔，当盖上盖板之后，腔体封闭。待测非平整试件放于封闭腔中加热片上，经过长时间的加热后，腔体内待测非平整试件表面近似为等温表面，此时迅速打开上盖，并利用红外热像仪拍摄得到等温试件表面的热像，同时记录此时试件表面温度以及拍摄热像时的环境温度，数据处理后可得到待测试件的表面发射率分布。本发明实现对非均匀非平整表面红外发射率分布进行测量，操作简单方便，测量结果准确可靠。