[发明专利]大温差样品的半球向全发射率的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及导体材料半球向全发射率测量领域，尤其涉及一种大温差导体材料样品的半球向全发射率的测量方法。 

背景技术

半球向全发射率是材料的重要热物性参数之一，表征了材料的表面热辐射能力，是研究辐射测量、辐射热传递以及热效率分析的重要基础物性数据。随着新型材料在能源动力和航空航天等高新技术领域的广泛应用，对半球向全发射率的测量提出了更多迫切需求，相比于其他热物性参数而言，半球向全发射率测量方法与技术研究仍不够充分，不同材料的半球向全发射率数据依然缺乏，需要通过精确实验测量获得物体的半球向全发射率。 

目前，材料半球向全发射率的测量方法主要有辐射光谱法和量热法。量热法因其设备结构简单，操作方便，精确度较高被广泛应用，其又可分为瞬态量热法和稳态量热法。稳态量热法的实验原理是通过测量样品在热平衡状态下的换热量和表面温度，计算出材料表面的半球向全发射率，国内外研究者采用了不同的样品规格和加热方式，形成了多种稳态量热技术应用模式。例如： 

a．在真空室中利用加热片对材料底面进行加热，通过测量电流、电压以及材料上表面温度，计算材料的全波长发射率； 

b．将两片样品薄片紧贴在加热片的两面，利用加热片的导线将其悬挂在真空室中，通以电流加热，通过测量电功率以及材料表面温度，求解半球向全发射率； 

c．选取细长带状样品在真空环境下通电加热（称之为热丝法），将带状样品的中央温度较均匀的区域视为测试分析区域，进而保证了 样品测试分析区域的温度和能量测量的准确性。 

目前，现有的基于稳态量热法的半球向全发射率测量方法与系统，大都是适用于具有近似均匀温度分布测试区的样品测试，尽管热丝法通过选择更长尺寸的带状样品能够实现加热样品测试区温度近似均匀性的技术要求，但较长的热丝样品制备对于实验来说难度极大，甚至于对于特定的测试样品，根本无法满足该技术要求。因此，针对于实际导体材料的高温辐射热物性测量应用需求，发展一种适用于具有大温度梯度分布导体材料样品的半球向全发射率的测量方法，是很有意义的工作。 

发明内容

（一）要解决的技术问题 

本发明的目的是提供一种大温差样品的半球向全发射率的测量方法，以克服现有技术只适用于具有近似均匀温度分布测试区的导体材料样品，而无法对对大温度差样品进行测量的问题。 

（二）技术方案 

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种大温差样品的半球向全发射率的测量方法，其特征在于，所述方法的步骤包括： 

S1.选取带状导体材料样品，在真空环境下加热所述样品，用辐射温度场测量设备获得加热稳定状态下的样品表面温度场分布； 

S2.将所述样品沿其轴向等分为多个微元控制体，建立微元控制体的稳态能量平衡方程； 

S3.基于样品的表面温度场分布以及样品两端的电压和电流，计算出在加热稳定状态下样品的半球向发射率随温度的数值分布。 

其中，所述步骤S2中将样品沿其轴向等分为N个微元控制体，每 

Q_j-ε_j·S_j·σ·(T_j⁴-T_e⁴)+A_j·λ_j·(T_j+1+T_j-1-2T_j)/l_j＝0