[发明专利]固体材料高温方向光谱发射率测量装置及其应用

说明书

技术领域

本发明属于高温材料辐射特性测量领域，具体涉及固体材料高温方向光谱发射率测量装置。

背景技术

发射率是描述材料热辐射特性的重要参数，在工业生产中各个工程技术以及高科技领域中都有重要应用，航天航空领域中通过调控发射率对航天器、飞行器进行热控，国防军事领域中通过调控发射率减弱目标辐射特性实现红外隐身，工农业生产中材料烘干、太阳能高效利用提高发射率都能有效降低功耗，实现节能减排等等。

然而目前已有的测量装置存在着测量温度上限较低、测量波长范围较窄、样片加热温度不均匀、样片温度测量不准确且装置造价较为昂贵的问题，使得直接测量发射率较为困难且测量精度有限。此外国内外对发射率测量主要集中在法向及半球发射率的测量，针对方向光谱发射率测量装置极少见。

发明内容

本发明目的是为了解决目前已有的测量装置存在着测量温度上限较低、测量波长范围较窄、样片加热温度不均匀、样片温度测量不准确且装置造价较为昂贵，直接测量发射率较为困难且测量精度有限等问题，提供了一种固体材料高温方向光谱发射率测量装置，技术方案如下：它包括傅里叶变换红外光谱仪(1)、光阑(2)、平面反射镜(3)、离轴抛物面反射镜(4)、可旋转平面反射镜(5)、黑体炉(6)、加热炉(7)、电控转台(8)、电控转台控制箱(9)、温控箱(10)和计算机(11)；其特征在于：所述加热炉(7)由铝制外壳(12)、保温层(13)、电加热组件(14)、传热铜板(15)、样片盖(17)、内槽式水冷板(18)和测温热电偶(19)组成；

样片(16)放置在传热铜板(15)的样片槽中，样片盖(17)覆盖在样片(16)上，由螺丝固定在传热铜板(15)上，依次将电加热组件(14)和传热铜板(15)放置在保温层(13)中，在保温层(13)周围覆盖铝制外壳(12)，在保温层前放置内槽式水冷板(18)，热电偶(19)从侧面插入到传热铜板(15)中。

其中，加热炉(7)固定在电控转台(8)上，测温热电偶(19)与温控箱(10)相连接，，由温控箱(10)对样片(16)温度进行控制，电控转台(8)与电控转台控制箱(9)连接，电控转台控制箱(9)再与计算机(11)连接，在电控转台控制箱(9)和计算机(11)上均可以对加热炉旋转角度进行控制。

所述加热炉(7)由铝制外壳(12)、保温层(13)、电加热组件(14)、传热铜板(15)、样片盖(17)、内槽式水冷板(18)和测温热电偶(19)组成，铝制外壳(12)为一面开口的腔体结构，开口面设置内槽式水冷板(18)，腔体贴近内表面处设置保温层(13)，保温层(13)内远内槽式水冷板(18)侧设置电加热组件(14)、近内槽式水冷板(18)侧设置传热铜板(15)，传热铜板(15)近内槽式水冷板(18)侧设有样片槽，样片(16)放置在传热铜板(15)的样片槽中，样片槽近内槽式水冷板(18)侧设有样片盖(17)，内槽式水冷板(18)和保温层(13)的近内槽式水冷板(18)侧在样片槽水平位置设有开口。

傅里叶变换红外光谱仪(1)、光阑(2)、平面反射镜(3)、离轴抛物面反射镜(4)、可旋转平面反射镜(5)、黑体炉(6)辐射孔中心以及加热炉(7)样片中心均位于同一高度。黑体炉辐射中心(6)和加热炉(7)中样片前表面分别布置在离轴抛物面反射镜(4)焦点的位置，由可旋转平面反射镜(5)将其分别接入到光路中。

装置工作时，加热炉(7)中放入样片(16)，样片(16)发出的辐射经过离轴抛物面反射镜(4)、平面反射镜(3)、光阑(2)进入到傅里叶变换红外光谱仪(1)外部光源入口；黑体炉(6)发出的辐射经过可旋转平面反射镜(5)、离轴抛物面反射镜(4)、平面反射镜(3)、光阑(2)进入到傅里叶变换红外光谱仪(1)外部光源入口。

优选的，所述电加热组件(14)为陶瓷加热片电加热组件。

优选的，所述测温热电偶(19)为K型热电偶。

优选的，所述样片(16)尺寸为直径20mm，厚度为4mm。

优选的，测量范围为温度500～1200K。

优选的，光谱波长范围0.4～25μm。

优选的，测量方向角即天顶角为0～60°。