[发明专利]一种烧蚀防热材料高温热辐射系数测试装置及方法

权利要求书

1.一种烧蚀防热材料高温热辐射系数测试装置，包括傅里叶红外光谱分析仪、试样及黑体加热炉，其特征在于：还包括水冷光学端头、气流强度可实时在线控制惰性气氛吹扫系统和测试光路红外透过率实时监控系统；

水冷光学端头与试样及黑体加热炉构成封闭空间，通过水冷光学端头内部的测试光路将试样或黑体发出的热辐射信号传递进入傅里叶红外光谱分析仪，测试光路红外透过率实时监控系统以预设的频率监控水冷光学端头内测试光路的红外透过率，气流强度可实时在线控制惰性气氛吹扫系统根据该红外透过率在水冷光学端头的测试光路内建立气流强度可控的惰性气氛流场，抑制烧蚀防热材料热解气体干扰热辐射信号并形成无氧加热环境。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的水冷光学端头包括三个高红外透过率窗口、水冷光栏、冷却水入口、恒温水浴、冷却水出口以及带有中心空腔的主体结构；

该水冷光学端头的后端即带有中心空腔主体结构的敞开端与试样及黑体加热炉同轴密封连接，水冷光学端头的前端即带有中心空腔主体结构的封闭端设置高红外透过率窗口A1，该窗口与傅里叶红外光谱分析仪的高红外透过率窗口B1同轴正对布置；水冷光栏安装在中心空腔的敞开端；位于试样及黑体加热炉轴线正中位置的烧蚀防热材料试样或黑体辐射源发出的热辐射信号经由水冷光栏、高红外透过率窗口A1、傅里叶红外光谱分析仪的高红外透过率窗口B1进入傅里叶红外光谱分析仪的分束器和红外信号探测器进行信号采集处理，形成测试光路；上述主体结构的径向相对布置两个高红外透过率窗口即高红外透过率窗口A2和高红外透过率窗口A3，其中心连线与测试光路轴线垂直相交；水冷光学端头的主体结构和水冷光栏内部布置水套，恒温水浴通过设置在主体结构外壁的冷却水入口、冷却水出口与水套相连。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：所述的测试光路红外透过率实时监控系统包括红外光源、反射镜和运行在计算机上的红外透过率采集模块；

红外光源布置在水冷光学端头高红外透过率窗口A2和高红外透过率窗口A3轴线连线的延长线位置，由红外光源发出的红外热辐射信号经高红外透过率窗口A2、水冷光学端头腔内空间、高红外透过率窗口A3、反射镜、傅里叶红外光谱分析仪的高红外透过率窗口B2，进入傅里叶红外光谱分析仪的分束器和红外信号探测器进行信号采集处理，形成红外透过率监控光路；运行在计算机上的红外透过率采集模块控制傅里叶红外光谱分析仪的红外信号探测器以一定频率对该红外热辐射信号进行采集，并计算测试光路红外透过率。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：计算机内运行光路切换控制模块，该模块通过控制傅里叶红外光谱分析仪、红外光源实现测试光路和红外透过率监控光路的切换。

5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：所述的气流强度可实时在线控制惰性气氛吹扫系统包括惰性气体气瓶、减压阀、电控蝶阀A、惰性气体喷嘴、电控蝶阀B、真空泵及运行在计算机上的流动强度控制模块；

惰性气体喷嘴沿高红外透过率窗口A1周向布置；真空泵通过电控蝶阀B与试样及黑体加热炉连接；惰性气体经惰性气体气瓶、减压阀、电控蝶阀A、惰性气体喷嘴进入水冷光学端头的中心空腔内，并在水冷光学端头与试样及黑体加热炉构成的封闭空间内形成径向流动，最终由电控蝶阀B、真空泵排出；电控蝶阀A、电控蝶阀B与运行在计算机上的流动强度控制模块相连，该模块根据测试光路红外透过率实时监控系统采集计算得到的测试光路红外透过率，通过调节电控蝶阀A、电控蝶阀B开度，实时在线控制水冷光学端头内惰性气体的流动强度。

6.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：在试样及黑体加热炉上安装电子真空计和氧气浓度传感器，用于实时监控封闭空间内气体的绝对压力和氧气浓度。