用于測量半透明材料試樣發(fā)射率的抗背景噪聲的試樣加熱系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】用于測量半透明材料試樣發(fā)射率的抗背景噪聲的試樣加熱系統(tǒng)，它涉及一種加熱系統(tǒng)，屬于半透明材料加熱【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明為了解決現(xiàn)有半透明材料發(fā)射率測量裝置中的材料試樣加熱系統(tǒng)體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、試樣背景輻射特性復(fù)雜、成本高的技術(shù)問題。本發(fā)明包括加熱器和PID溫度控制器，加熱器包括加熱器殼體、方形彈簧固定片、加熱片電源引線、圓形平板電阻加熱片、溫度傳感器探頭、加熱器保溫層和溫度傳感器引線。本發(fā)明在加熱片的半透明材料試樣側(cè)涂有黑體涂層，使得試樣加熱過程中背景輻射特性簡單，有利于半透明材料發(fā)射率測量中背景輻射的扣除；本發(fā)明采用電阻加熱片直接加熱的方式，具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、加熱快、成本低、耗能低的優(yōu)點。
【專利說明】用于測量半透明材料試樣發(fā)射率的抗背景噪聲的試樣加熱系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種加熱系統(tǒng)，屬于半透明材料加熱【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]一種材料，若在某個或若干個波段范圍內(nèi)，其光譜光學(xué)厚度僅為有限值，則稱其為半透明材料。其在航天、軍事、能源、化工以及生物醫(yī)療等多個領(lǐng)域有著重要應(yīng)用。其典型應(yīng)用包括:航天飛行器光學(xué)窗口優(yōu)化設(shè)計、航空發(fā)動機陶瓷零件制造、光學(xué)纖維和光學(xué)組件的制造等。
[0003]半透明材料表面光譜法向發(fā)射率定義為同等溫度下材料表面輻射能與黑體輻射能的比值，是一項表征材料輻射能力的物理量，是半透明材料的重要熱物性參數(shù)。半透明材料的發(fā)射率大小與材料的溫度有關(guān)，因此需要掌握材料不同溫度下的發(fā)射率數(shù)據(jù)。而對于不同溫度下材料發(fā)射率的測量需要使用加熱裝置將材料加熱至指定溫度，目前現(xiàn)有加熱技術(shù)還存在系統(tǒng)體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、試樣背景輻射特性復(fù)雜以及制造成本高等缺陷。
[0004]因此本發(fā)明提出一種體積小、結(jié)構(gòu)簡單、試樣背景輻射特性簡單、低成本的半透明材料發(fā)射率測量試樣加熱系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有半透明材料發(fā)射率測量裝置中的材料試樣加熱系統(tǒng)體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、試樣背景輻射特性復(fù)雜、成本高的技術(shù)問題，提供了一種用于測量半透明材料試樣發(fā)射率的抗背景噪聲的試樣加熱系統(tǒng)。
[0006]用于測量半透明材料試樣發(fā)射率的抗背景噪聲的試樣加熱系統(tǒng)，它包括加熱器11和PID溫度控制器3，
[0007]所述加熱器11包括加熱器殼體2、第一彈簧片4-1、第二彈簧片4-2、加熱片電源引線5、圓形平板電阻加熱片6、溫度傳感器探頭7、加熱器保溫層9和溫度傳感器引線10 ；
[0008]所述圓形平板電阻加熱片6面向半透明材料試樣I的一側(cè)拋光并均勻涂敷黑體涂層，圓形平板電阻加熱片6為圓形扁平鑄銅外殼，內(nèi)部均勻纏繞電阻絲，圓形平板電阻加熱片6中心位置開設(shè)直徑為3.5mm的通孔，圓形平板電阻加熱片6上部開設(shè)直徑Imm通孔，溫度傳感器探頭7固定于直徑Imm通孔內(nèi)，溫度傳感器探頭7端部與圓形平板電阻加熱片6側(cè)平面持平，
[0009]所述第一彈簧片4-1的一端固定于法蘭12的上部,第二彈簧片4-2的一端固定于法蘭12的下部，第一彈簧片4-1的另一端和第二彈簧片4-2的另一端擠壓在半透明材料試樣I的表面上，
[0010]加熱器殼體2為圓柱形不銹鋼殼體，圓柱形不銹鋼殼體左端設(shè)有法蘭12，法蘭12與圓柱形不銹鋼殼體間設(shè)有半圓形缺口，
[0011]所述加熱器保溫層9中心位置設(shè)有與圓形平板電阻加熱片6同軸的直徑為3.5mm的激光通道8，
[0012]所述加熱片電源引線5和溫度傳感器引線10由加熱器保溫層9中的通孔引出。
[0013]所述溫度傳感器探頭7為S型鉬銠熱電偶。
[0014]所述第一彈簧片4-1、第二彈簧片4-2為不銹鋼薄片，具有彈性。
[0015]所述加熱器保溫層9的材料為陶瓷纖維保溫材料。
[0016]所述用于測量半透明材料試樣發(fā)射率的抗背景噪聲的試樣加熱系統(tǒng)，加熱半透明材料試樣I的直徑為50mm，加熱溫度范圍為室溫?800°C。
[0017]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果:
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在加熱片的半透明材料試樣側(cè)涂有黑體涂層，使得試樣加熱過程中背景輻射特性簡單，有利于半透明材料發(fā)射率測量中背景輻射的扣除；本發(fā)明采用電阻加熱片直接加熱半透明材料試樣的方式，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、加熱快、便于移動、制造成本低、耗能低的優(yōu)點，本發(fā)明試樣加熱系統(tǒng)加熱溫度范圍為室溫?800°C，從室溫升至800°C耗時5分鐘，溫度穩(wěn)定性為±0.1°C。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是用于測量半透明材料試樣發(fā)射率的抗背景噪聲的試樣加熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是用于測量半透明材料試樣發(fā)射率的抗背景噪聲的試樣加熱系統(tǒng)中加熱器11的剖視圖；
[0021]圖3是用于測量半透明材料試樣發(fā)射率的抗背景噪聲的試樣加熱系統(tǒng)中加熱器11的右視圖。
【具體實施方式】
[0022]本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉【具體實施方式】，還包括各【具體實施方式】間的任意組合。
[0023]【具體實施方式】一:本實施方式用于測量半透明材料試樣發(fā)射率的抗背景噪聲的試樣加熱系統(tǒng)，它包括加熱器11和PID溫度控制器3，其特征在于:
[0024]所述加熱器11包括加熱器殼體2、第一彈簧片4-1、第二彈簧片4-2、加熱片電源引線5、圓形平板電阻加熱片6、溫度傳感器探頭7、加熱器保溫層9和溫度傳感器引線10 ；
[0025]所述圓形平板電阻加熱片6面向半透明材料試樣I的一側(cè)拋光并均勻涂敷黑體涂層，圓形平板電阻加熱片6為圓形扁平鑄銅外殼，內(nèi)部均勻纏繞電阻絲，圓形平板電阻加熱片6中心位置開設(shè)直徑為3.5mm的通孔，圓形平板電阻加熱片6上部開設(shè)直徑Imm通孔，溫度傳感器探頭7固定于直徑Imm通孔內(nèi)，溫度傳感器探頭7端部與圓形平板電阻加熱片6側(cè)平面持平，
[0026]所述第一彈簧片4-1的一端固定于法蘭12的上部,第二彈簧片4-2的一端固定于法蘭12的下部，加熱器殼體2為圓柱形不銹鋼殼體，圓柱形不銹鋼殼體左端設(shè)有法蘭12(用于與半透明材料發(fā)射率測量系統(tǒng)其他設(shè)備相連接)，法蘭12與圓柱形不銹鋼殼體間設(shè)有半圓形缺口(用于放置半透明材料試樣1)，
[0027]所述加熱器保溫層9中心位置設(shè)有與圓形平板電阻加熱片6同軸的直徑為3.5mm的激光通道8，
[0028]所述加熱片電源引線5和溫度傳感器引線10由加熱器保溫層9中的通孔引出。
[0029]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是所述溫度傳感器探頭7為S型鉬銠熱電偶。其它與【具體實施方式】一相同。
[0030]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一或二之一不同的是所述第一彈簧片4-1、第二彈簧片4-2為不銹鋼薄片，具有彈性，用于固定半透明材料試樣I。其它與【具體實施方式】一或二之一不相同。
[0031 ] 【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一至三之一不同的是所述加熱器保溫層9的材料為陶瓷纖維保溫材料。其它與【具體實施方式】一至三之一相同。
[0032]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】一至四之一不同的是所述用于測量半透明材料試樣發(fā)射率的抗背景噪聲的試樣加熱系統(tǒng)，加熱半透明材料試樣I的直徑為50mm,加熱溫度范圍為室溫?800°C。其它與【具體實施方式】一至四之一相同。
[0033]采用下屬實驗驗證本發(fā)明效果:
[0034]實驗一:
[0035]結(jié)合圖1-2，用于測量半透明材料試樣發(fā)射率的抗背景噪聲的試樣加熱系統(tǒng)加熱半透明材料試樣的方法如下:
[0036]將半透明材料試樣I放置于法蘭12與圓柱形不銹鋼殼體間設(shè)有半圓形缺口內(nèi)，第一彈簧片4-1的另一端和第二彈簧片4-2的另一端擠壓在半透明材料試樣I的表面上,打開加熱器11的電源總開關(guān)，設(shè)置加熱器11升溫曲線，首先用4min由室溫升至300°C，然后保溫20min，之后用5min由300°C升至800°C，之后保溫lOmin，最后降溫至室溫。設(shè)置好升溫曲線后長按開始按鈕開始加熱過程，加熱器11降至室溫后關(guān)閉加熱器11的電源總開關(guān)，取出半透明材料試樣I，完成加熱。
[0037]按照上述加熱過程對試樣進行加熱，溫度按照設(shè)定加熱曲線變化，并且穩(wěn)定時溫度變化不超過±0.1°C。
【權(quán)利要求】
1.用于測量半透明材料試樣發(fā)射率的抗背景噪聲的試樣加熱系統(tǒng)，它包括加熱器(11)和PID溫度控制器(3)，其特征在于: 所述加熱器(11)包括加熱器殼體(2)、第一彈簧片(4-1)、第二彈簧片(4-2)、加熱片電源引線(5)、圓形平板電阻加熱片(6)、溫度傳感器探頭(7)、加熱器保溫層(9)和溫度傳感器引線(10); 所述圓形平板電阻加熱片(6)面向半透明材料試樣(I)的一側(cè)拋光并均勻涂敷黑體涂層，圓形平板電阻加熱片(6)為圓形扁平鑄銅外殼，內(nèi)部均勻纏繞電阻絲，圓形平板電阻加熱片(6)中心位置開設(shè)直徑為3.5mm的通孔，圓形平板電阻加熱片(6)上部開設(shè)直徑Imm通孔，溫度傳感器探頭(7)固定于直徑Imm通孔內(nèi)，溫度傳感器探頭(7)端部與圓形平板電阻加熱片(6)側(cè)平面持平，所述第一彈簧片(4-1)的一端固定于法蘭(12)的上部，第二彈簧片(4-2)的一端固定于法蘭(12)的下部，加熱器殼體(2)為圓柱形不銹鋼殼體，圓柱形不銹鋼殼體左端設(shè)有法蘭(12)，法蘭(12)與圓柱形不銹鋼殼體間設(shè)有半圓形缺口，所述加熱器保溫層(9)中心位置設(shè)有與圓形平板電阻加熱片(6)同軸的直徑為3.5mm的激光通道(8)，所述加熱片電源引線(5)和溫度傳感器引線(10)由加熱器保溫層(9)中的通孔引出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于測量半透明材料試樣發(fā)射率的抗背景噪聲的試樣加熱系統(tǒng)，其特征在于:所述溫度傳感器探頭(7)為S型鉬銠熱電偶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于測量半透明材料試樣發(fā)射率的抗背景噪聲的試樣加熱系統(tǒng)，其特征在于:所述第一彈簧片(4-1)、第二彈簧片(4-2)為不銹鋼薄片，具有彈性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于測量半透明材料試樣發(fā)射率的抗背景噪聲的試樣加熱系統(tǒng)，其特征在于:所述加熱器保溫層(9)的材料為陶瓷纖維保溫材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于測量半透明材料試樣發(fā)射率的抗背景噪聲的試樣加熱系統(tǒng)，其特征在于:所述用于測量半透明材料試樣發(fā)射率的抗背景噪聲的試樣加熱系統(tǒng)，加熱半透明材料試樣I的直徑為50_，加熱溫度范圍為室溫?800°C。
【文檔編號】G01N1/44GK103630567SQ201310716967
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】牛春洋, 齊宏, 孫星, 陳琴, 阮立明, 姜寶成 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)