[发明专利]一种基于距离控制的时变辐射热流实验系统及测定方法

权利要求书

1.一种基于距离控制的时变辐射热流实验系统，其特征在于：包括辐射源、辐射源承重架、辐射源移动支架、辐射源控制器、控制器、驱动器、直流电源和实验台底座；

实验台底座用于固定整个实验装置和辐射源移动支架，实验台底座整体为L形，具有纵向支架和实验台底座平台，在纵向支架的下部设有突出的矩形窄平台；实验台底座平台横截面为矩形，在实验台底座平台中部开有正方形通孔，在使用时用于放置支架承载电子天平和样件，以避免辐射源上下移动产生的震动对样件质量测量的影响；

辐射源移动支架采用导轨滑台，导轨滑台的背部固定安装在实验台底座的纵向支架上半部，导轨滑台的底部设置在矩形窄平台上；在导轨滑台上设有能在导轨滑台上上、下移动的导轨滑块；

在导轨滑块上安装有辐射源承重架，辐射源固定安装在辐射源承重架下方；在导轨滑块的辐射源承重架安装部位下方，固定安装有固定架，在固定架上通过螺栓安装有挡板转杆，挡板转杆能在固定架上水平转动；挡板转杆的另一端固定连接有挡板，所述挡板位于辐射源的正下方，并挡住辐射源，用于阻止实验准备阶段热流对样件的预加热；

电机安装在导轨滑台上方，带动丝杆的转动，丝杆通过丝杆上的细螺纹与导轨滑块连接；控制器和直流电源分别与驱动器连接，驱动器与电机连接；直流电源为电机提供动力，控制器和驱动器通过改变脉冲和电流大小及方向设定控制电机的瞬时转速和方向从而达到预定的热流形式；丝杆转速和方向决定导轨滑块的运动方向和速度，即辐射源的移动速度；

辐射源控制器与辐射源相连，以控制辐射源是否加热和加热电阻温度高低。

2.根据权利要求1所述的基于距离控制的时变辐射热流实验系统，其特征在于：所述辐射源由加热电阻、不锈钢外壳、边罩和石英板组成，所述石英板为半透明石英板，边罩位于石英板周围，石英板卡嵌在边罩的凹槽内，边罩内部中空，用于固定石英板且不阻碍辐射热流；在石英板上方罩有开口朝下的半框形不锈钢外壳，在不锈钢外壳中部固定连接有串联的加热电阻；在不锈钢外壳上部均匀地开有两排共6个螺纹孔，每排具有3个螺纹孔，以便将不锈钢外壳固定在承重架上。

3.根据权利要求2所述的基于距离控制的时变辐射热流实验系统，其特征在于：在不锈钢外壳内外均覆盖绝缘层且保持接地。

4.根据权利要求3所述的基于距离控制的时变辐射热流实验系统，其特征在于：所述辐射源承重架由两块L型钢和两根钢丝组成，两根钢丝的一端分别与L型钢的长端相连；在L型钢拐角处固定有肋板加以支撑；为方便安装电阻型辐射源，在每个L型钢的上端面上各开有3个承重架螺纹孔，用于与电阻型辐射源的不锈钢外壳上的螺纹孔相匹配以方便固定电阻型辐射源；为防止因L型钢变形引起的辐射源倾斜，利用钢丝将L型钢外端和导轨滑台上的导轨滑块相连接。

5.根据权利要求4所述的基于距离控制的时变辐射热流实验系统，其特征在于：所述辐射源承重架通过螺丝与导轨滑块相固定。

6.根据权利要求1所述的基于距离控制的时变辐射热流实验系统，其特征在于：本实验系统还配有实验装置附加部分，实验装置附加部分包括样件支架、电子天平、热流计和样件，所述样件支架放置在实验台底座平台中部开有的正方形通孔处；样件支架采用高度可调的支架；电子天平放置于样件支架上，便于测量实时质量数据；标定时，热流计放置在与样件上表面同一高度处，测量辐射源移动过程中的实时热流数据，热流计输出电压与控制器连接，为电机转速变化提供反馈信号，保证实际所测热流不偏离设定热流形式；样件被带有隔热层的样件盒包裹，并放置于电子天平上且在辐射源正下方中央；

热流计标定热流时放置于辐射源下方，并与控制器连接反馈热流信号，以调节辐射源移动速度，从而缩减实测热流与设定热流形式之间的偏差，并将该数据储存在控制器内，以便实验时辐射热流按照预定热流形式发生变化。