[发明专利]超高温材料光谱发射率测量系统及其使用方法

说明书

本发明公开了一种超高温材料光谱发射率测量系统及其使用方法，测量系统包括红外光谱辐射测量设备、计算机控制系统、黑体辐射源、温度控制系统和辅助光路系统；温度控制系统上设置样品槽和黑体腔孔，将样品槽内的样品加热到设定的温度，计算机控制系统控制辅助光路系统，将此时样品的辐射和放在黑体腔孔内的黑体辐射源的辐射反射至红外光谱辐射测量设备，进行辐射测量，通过计算机控制系统计算得到样品的光谱发射率。本发明可以通过一体化的设计实现超高温材料的光谱发射率测量，与此同时，采用降低背景辐射技术极大地提高被测样品的光谱发射率测量精度。

技术领域

本发明涉及光电领域，尤其涉及一种超高温材料光谱发射率测量系统及其使用方法。

背景技术

光谱发射率是表征材料表面光谱辐射特性的重要热物性参数。超高温材料光谱发射率测量系统是采用的方法是：定义法测量目标温度为150℃～1000℃情况下的红外光谱发射率，即利用光谱测量设备直接测量样品和标准黑体的辐射亮度在探测仪器中的响应值。通过实际试验测试，在操作上，在辐射传输方向上目标的光谱辐射亮度是很难被直接测量，且其值有一定的误差。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷，本发明提供一种超高温材料光谱发射率测量系统及其使用方法，极大地提高目标光谱发射率测量精度。

本发明提供的超高温材料光谱发射率测量系统，其改进之处在于，所述测量系统包括红外光谱辐射测量设备、计算机控制系统、黑体辐射源、温度控制系统和辅助光路系统；

所述温度控制系统上设置样品槽和黑体腔孔，将所述样品槽内的样品加热到设定的温度，所述计算机控制系统控制所述辅助光路系统，将此时样品的辐射和放在所述黑体腔孔内的黑体辐射源的辐射反射至所述红外光谱辐射测量设备，进行辐射测量，在所述黑体腔孔腔口的有效发射率小于1时，通过所述计算机控制系统计算得到样品的光谱发射率。

优选的，所述红外光谱辐射测量设备包括光谱仪或者积分辐射计；

所述温度控制系统包括温度控制器，加热装置、黑体腔孔和样品槽；所述加热装置设置在所述样品槽底部，通过所述温度控制器对所述样品槽内的样品加热；

所述辅助光路系统包括离轴抛物面反射镜、支撑杆、一维运动导轨和导轨驱动装置；所述一维运动导轨与地面平行设置，所述支撑杆上安装所述导轨驱动装置后沿竖直方向设置，其一端滑动设置在导轨上，所述反射镜固定设置在所述支撑杆上。

较优选的，所述黑体辐射源的辐射和被测样品的发射辐射能量通过90°离轴抛物面反射镜反射进入所述红外光谱辐射测量设备；

所述计算机控制系统发送定点运动指令，所述导轨驱动装置驱动所述支撑杆运动，实现测量黑体辐射源光路和测量样品光路之间的相互转换。

较优选的，所述样品槽为密封空间。

较优选的，设置所述黑体腔孔时，其腔口的有效发射率公式为：

式中，ε0为腔口发射率；α0为腔口吸收率；F(x,Ω)为角度因子；ρ为被测样品反射率；A为腔孔面积；St为腔壁面积；R为腔口半径；L为腔孔深度；g为径长比。