[发明专利]一种高温材料发射率测试用样品加热炉

说明书

本发明属于光学计量测试技术领域，公开了一种高温材料发射率测试用样品加热炉，其包括：炉体，炉体内水平设置石墨管，石墨管中央装夹石墨加热板，把石墨管分成两个对称的涂黑腔体，两侧腔体温度相同，一侧用于炉体内温度测量，另一侧作为样品加热腔对样品进行加热。本发明样品辐射加热，满足样品高精度加热的同时有效抑制腔体效应；采用石墨板热传导和石墨管腔体热辐射共同加热方式对样品进行加热，石墨管采用锥形设计，优化加工不等厚管壁，石墨管内部温差小于0.1℃，实现样品快速均匀加热。

技术领域

本发明属于光学计量测试技术领域，涉及一种高温材料发射率测试用样品加热炉，尤其涉及一种温度范围为1273K～3100K的高温材料发射率测试用样品加热炉。

背景技术

材料发射率是描述物体热辐射特性的重要参数，主要用于红外辐射特性测试、红外隐身评估等方面。例如，利用辐射原理测量物体温度时，需要知道物体表面材料和涂层的发射率，如红外热像仪、红外测温仪等，使用时都必须输入发射率参数。红外隐身方面，军事上通过研制低发射率材料和涂层，减少军事目标的红辐射，降低被对方红外光学探测/跟踪系统的概率，提高自身的防御和生存能力。对红外隐身性能评估时需精确测量红外隐身材料发射率。多年来，各国学者进行了大量深入研究，提出了很多测量方法，研制了种类繁多的测量设备，得到大量热物性数据，但测量的温度范围大多集中于中低温段，1273K以上的温度范围较少涉及。

样品加热炉用于放置样品，并对样品进行温控。常用的样品加热采用镍铬合金丝，但镍铬合金丝的熔点为2673K。部分研究机构采用激光能量超过3KJ级短波红外大功率激光器对样品材料进行加热，在材料反射方向测试其光谱反射率从而得到光谱发射率，该方法虽然简单，易于实现，由于受激光器加热均匀性的影响，光谱发射率测量不确定度比较差，达到了10％。中国专利公告号CN 107782717A公开了固体材料高温方向光谱发射率测量装置及其应用，其中样品加热炉由铝制外壳、保温层、电加热组件、传热铜板、样片、样片盖、内槽式水冷板和测温热电偶组成。测量时样片放置在传热铜板的样片槽中，由于使用的电加热组件为陶瓷加热片电加热组件，最高温度只能到1200K。测量时样品表面距离炉口面有一定距离，腔体效应影响测量精度。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是：针对高精度材料光谱发射测量需求，提供一种高温材料发射率测试用样品加热炉。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种高温材料发射率测试用样品加热炉，其包括炉体、控温辐射温度计和温控器。

所述炉体采用电加热的方式，由石墨加热板、水冷电极、石墨坩埚、高速线性执行器和石墨管组成。其中石墨加热板两端连接水冷电极，石墨坩埚通过楔形石墨压紧片实现材料样品的装夹，在高速线性执行器控制下在石墨管中移动，实现样品加热与辐射测试两种模式的快速切换。石墨管中央装夹石墨加热板，把石墨管分成两个对称的涂黑腔体，两侧腔体温度相同，一侧用于温度控制，另一侧作为样品加热腔。为防止石墨高温氧化，石墨管进行抽真空及充氩气处理，并安装窗片。

控温辐射温度计采用辐射测温机理，为温控器提供样品加热腔实时温度电信号值，以便温控器围绕着设定温度值，对加热功率进行控制。

温控器根据所设定的温度值，根据控温辐射温度计反馈信号调节电加热功率对炉体的水冷电极通电加热，同时为炉体提供水冷循环和抽真空充氩气的控制操作。

(三)有益效果

上述技术方案所提供的高温材料发射率测试用样品加热炉，具有以下有益效果：

(1)设计可移动样品加热用石墨坩埚，通过楔形石墨压紧片将样品固定在坩埚内，样品加热时，石墨坩埚紧贴在石墨加热板表面，样品辐射测量时，采用高速线性执行器将位于坩埚内的样品快速推到炉口处，在满足样品高精度加热的同时有效抑制腔体效应。