[发明专利]一种辐射率测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料的物理性质测量领域，尤其涉及材料表面辐射率测量领域。

背景技术

辐射率是指衡量物体表面以辐射的形式释放能量相对强弱的能力，也称为发射率。物体表面的辐射率等于物体在一定温度下辐射的能量与同样温度下黑体辐射能量的比。黑体的辐射率等于1，其他物体的辐射率介于0和1之间。

辐射率的测量，对于研究材料的表面物理性质，评价其热反射能力，至关重要。常用的检测方法有红外光谱积分法、接触式或者感应式面电阻法等。在现有技术中，测量物体辐射率时，接触式测量得到的温度很难转换为物体表面的红外辐射温度，进而给测量带来了附加误差。红外线测温仪的镜头温度、空腔温度、待测物体温度与辐射源温度各不相等，会形成复杂的多次反射和发射，这些干扰也难以排除。

本发明采用测量对比法可以排除上述干扰，从而准确地测量、计算出待测物体表面的辐射率。并且本发明体积较小，方便携带，不受检测场地的限制，既可以在室内使用，也可以对已经安装到建筑物上的材料进行检测，还可以在不拆卸待测材料的情况下，直接测量材料的辐射率，不限制待检测物体的尺寸，因此，扩大了可检测物体的范围，提高了本装置的适用性。此外，本发明通过液晶显示器显示辐射率测量装置的操作步骤，极大地简化了操作方法，降低了因操作引起的测量误差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何准确、简便地测量材料表面辐射率并扩大辐射率测量装置的适用范围的问题。

为了解决上述技术问题，排除测量过程中产生的附加误差和多次反射、发射带来的干扰，简化辐射率测量装置的操作方法，扩大待检测材料的检测范围，提高本辐射率检测装置的适用性。

本发明具体是以如下技术方案实现的：

一种辐射率测量装置，所述装置包括：绝缘隔热筒、热电堆式辐射热流计、电加热板和微控制器主板，所述绝缘隔热筒是一端具有开口的壳体，并且所述绝缘隔热筒的内壁是圆筒形，所述热电堆式辐射热流计、电加热板和微控制器主板设置在所述壳体内部，所述电加热板的一面为向外辐射热能的辐射面，电加热板辐射面与待测材料表面以及所述绝缘隔热筒的侧壁形成密闭空腔，所述热电堆式辐射热流计设置在所述电加热板的辐射面的中心位置；

所述热电堆式辐射热流计用于测量流过的热通量并输出测量结果，所述电加热板用于做提升密闭空腔温度的热辐射源，所述微控制器主板用于处理信号并计算得出辐射率。

具体地，所述电加热板是板型的红外辐射加热装置，其辐射面朝向待测材料的表面，并且其辐射面的外表面涂有黑色材料。

进一步地，所述热电堆式辐射热流计测量流过的热通量后，再通过导线将测量结果传送到所述微控制器主板上。

进一步地，所述微控制器主板上的信号调理电路和信号放大电路用于对所得电信号进行处理，AD采样电路用于对处理后的电信号进行测量，得出热电堆式辐射热流计的输出电动势。

进一步地，所述微控制器主板上的微控制器将根据公式：

ε₃＝ε₁+(ε₂-ε₁)*(E₃-E₁)/(E₂-E₁)

计算得出待测材料的表面辐射率ε₃，其中，ε₁和ε₂分别是标准样片一和标准样片二的表面辐射率，E₁、E₂和E₃是由测量得到的标准样片一、标准样片二和待测材料的表面辐射率对应的所述热电堆式辐射热流计的输出电动势。

进一步地，所述微控制器中设有内置算法，用于保证所述测量结果的准确性和稳定性。

进一步地，本装置还包括液晶显示控制板，所述液晶显示控制板设置在所述绝缘隔热筒外表面上，用于提示操作步骤，并显示测量结果，用户只需根据所述液晶显示控制板上的提示操作即可。

一种辐射率测量方法，所述方法包括：

电加热板的辐射面开始发出热辐射；

热电堆式辐射热流计测量流过的热通量，并输出测量结果；

微控制器主板上的信号处理单元，接收并处理来自热电堆式辐射热流计的电信号；

微控制器主板上的测量单元，测量经过信号处理单元处理的电信号；

微控制器主板上的微控制器，响应于测量单元的测量结果，计算得出待测材料的表面辐射率。