[发明专利]一种基于红外光谱仪同时获取材料温度及光谱方向发射率的测量方法

权利要求书

1.一种基于红外光谱仪同时获取材料温度及光谱方向发射率的测量方法，是基于以下测量装置实现的，测量装置包括：保温腔体、加热片、待测样片、可控转台和光谱仪，保温腔体竖直安装于可控转台上，所述待测样片的正面与所述保温腔体的内壁连接，且朝向所述光谱仪的信号入口，所述待测样片的背面与所述加热片相贴，其特征在于，所述测量方法包括以下步骤：

步骤一：利用标准黑体炉对光谱仪进行标定，得出如下式光谱仪特征函数中的a，b：

Y＝a·φ(λ,T)+b (1)

式中，Y为光谱曲线图中纵坐标的值，a、b为光谱仪特征函数中的系数，φ(λ,T)为光谱仪所接收到的辐射能量，单位为W/m²，λ为曲线的横坐标，T为温度；

步骤二：将待测样片置于保温腔体中的样片槽内，利用加热片将待测样片加热至T₁，T₁≥1000K，并利用所述保温腔体进行保温，此时通过光谱仪测量待测样片表面辐射得到曲线一：

Y＝a·ε_λ·E_bλ(T₁)+b (2)

其中，曲线的横坐标为λ，纵坐标为Y，ε_λ为波长为λ时待测样片的光谱发射率，E_bλ(T₁)为T₁温度下的黑体辐射力，其单位为W/m²；

步骤三：微调加热片的功率，使得待测样片的测量温度发生小于5K的热响应变化，此时，认为被测样片的光谱发射率不发生变化；重复步骤二，此时待测样片温度为T₂，此时通过光谱仪测量样片表面光谱辐射能量曲线二：

Y＝a·ε_λ·E_bλ(T₂)+b (3)

其中，E_bλ(T₂)为T₂温度下的黑体辐射力，其单位为W/m²；

步骤四：选取两个特定的波长λ₁和λ₂，得到以下式子：

步骤五：利用全局最优算法解出T₁和T₂；所获得的T₁和T₂就是对应不同时刻待测样片的对应波长的发射率和真温。

2.根据权利要求1所述的一种基于红外光谱仪同时获取材料温度及光谱方向发射率的测量方法，其特征在于，在步骤一中，φ(λ,T)由下式表示：

φ(λ,T)＝ε_λE_bλ(T) (8)

式中，E_bλ(T)为黑体辐射力，其单位为W/m²，其表达式由Plank定律确定：

式中，c₁和c₂分别为第一辐射常数和第二辐射常数。

3.根据权利要求1所述的一种基于红外光谱仪同时获取材料温度及光谱方向发射率的测量方法，其特征在于，所述加热片为钨片。