[实用新型]法向发射率检测设备

说明书

技术领域

本实用新型属于功能型热控材料研究领域，特别涉及一种用于检测热控涂层材料热物性参数、太阳吸收比、发射率等指标的设备。 

背景技术

热感受元件平面热电堆的输出信号Φ与辐射的能量成线性关系，Φ_s、Φ_b分别代表待测试样和绝对黑体在同一温度下辐射输出信号，根据法向发射率的定义待测试样表面法向发射率可简化为ε_n＝Φ_s/Φ_b。 

近年来随着功能型热控材料研究的广泛开展，研发新型热控涂层材料及热物性检测技术是评价研究成功和质量可靠性的重要手段之一。任何物体的辐射能量与在同一温度下绝对黑体的辐射能量的比值，称之为该物体的发射率。如果限定物体的辐射只有法向辐射能量与在同一温度下绝对黑体的法向辐射能量之比，可称为法向发射率ε_n。 

目前，国内热物性检测设备，通常包括步进位移机构、测量系统、加热系统和数据记录系统。其中测量系统是将热感受元件平面热电堆安装到感受腔中，感受腔在步进位移机构的驱动下对待测试样腔、零点校正腔和绝对黑体腔进行信号测量；加热系统一般采用电加热方式，分别对待测试样腔和绝对黑体腔进行加热，加热过程中采用温控仪表进行温度的设定和控制。 

在实际测量过程中，步进位移机构在驱动感受腔运动过程中产生热量，而热感受元件对其附近的温度变化非常敏感，随着测量的进行，所得测量结果精度会逐步下降；零点校正腔没有冷却装置，在外界环境变化和设备运行产生热量的影响下，其不能与感受腔保持温度的一致性，使得热感受元件无法实现真正准确的零点校正。设备采用电加热的方式 时，由于是对待测试样腔和绝对黑体腔分别进行加热和控制，由于仪表精度和外界因素等多方面影响，二者的温度很难达到原理中同一温度的要求，即便仪表显示的温度相同，也可能因测温元件和仪表精度问题和真正的温度有区别，而温度的不同会对测量结果的精度产生一定影响。电加热的方式还容易因散热及外界环境因素的影响产生温度的波动，使得测量结果不稳定。因此，目前国内的热物性检测设备基本存在着测量系统不稳定，测温精度不够的问题，迫切需要改进。 

国外的热物性检测主要用于航天飞机等的涂层材料研制、检测，相关内容保密，未见公开使用和文献报道。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种系统稳定，高测量精度的热物性检测设备。 

本实用新型的技术方案是：法向发射率检测设备，包括步进位移机构、测量系统、加热系统和数据记录系统；其中测量系统包括冷水恒温槽、感受腔、冷腔体、热感受元件和零点校正腔；冷水恒温槽通过冷却水循环管路将感受腔、冷腔体和零点校正腔串联成循环回路；热感受元件平面热电堆安装在感受腔中，元件下面用非金属垫圈与感受腔隔开，上面用非金属螺纹压母将其压紧；加热系统包括热水恒温槽、热水循环管路、待测试样腔体和绝对黑体腔；热水恒温槽通过热水循环管路将待测试样腔体和绝对黑体腔串联成循环回路；步进位移机构驱动感受腔和冷腔体在待测试样腔体、零点校正腔和绝对黑体腔之间做往复运动，并在每个腔体下停留设定的相应时间以便进行数据测量；数据记录系统记录热感受元件所测量的待测试样腔体、零点校正腔和绝对黑体腔中的热辐射输出信号。 

所述测量系统中的冷水恒温槽提供5-20℃的恒温冷却水。 

所述加热系统中的热水恒温槽能够提供20-90℃的恒温热水。 

所述热水循环管路、待测试样腔体和绝对黑体腔外部均做保温层。 

所述测量系统中热感受元件上下两面的非金属垫圈和螺纹压母材质为尼龙1010。 

本实用新型与现有技术相比的有益效果是： 

1.本实用新型的测量系统能够提高设备的测量精度和稳定性。在设备运行之前，设置好冷水恒温槽的温度，冷却水循环一定时间后，感受腔、冷腔体和零点校正腔三者冷却并温度均衡；在此后的数据测量阶段中，通过感受腔存在冷却水的隔离步进位移机构的运动热量对热感受元件产生的影响将会很小；零点校正腔内冷却水的存在，为热感受元件提供了一个同一温度下的零点校正源，很大提高了校正精度；冷腔体内冷却水的存在为热感受元件进行测量提供了一个与感受腔相同温度的测量通道，大大减少了外界环境因素对测量精度的影响，进一步提高了整体的测量精度和稳定性。