黑體樣品一體式發(fā)射率測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于材料發(fā)射率測量裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種黑體樣品一體式發(fā) 射率測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 材料的發(fā)射率是表征其輻射特性的重要參數(shù)，在遙感、輻射測溫、隱身和紅外加熱 等眾多領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。發(fā)射率的精確測量對當代軍事、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、氣象、地質(zhì)和醫(yī) 學等領(lǐng)域具有重要意義。目前，發(fā)射率一般通過測量樣品和黑體的輻射之比得到。現(xiàn)有的測 量裝置通常是分離式的，樣品和黑體是獨立的兩個部分。針對現(xiàn)有的發(fā)射率測量裝置的局 限性，從簡化操作、節(jié)約成本和操作精度這三方面設(shè)計一種一體式發(fā)射率測量裝置。
[0003] 目前發(fā)射率測量裝置一般可以分為兩種:一種是通過機械控制移動黑體爐或樣品 爐，使樣品和黑體處在同一位置，分別測量它們的輻射強度。另一種是黑體和樣品爐不動， 通過反射鏡調(diào)節(jié)光路使黑體發(fā)出的輻射和樣品發(fā)出的輻射具有相同光路，從而測量并計算 出材料發(fā)射率，但這種光路很難精確對準，操作復(fù)雜。這兩種的裝置的黑體和樣品都是由不 同的加熱系統(tǒng)控制，體積較大而且成本較高。另外還有一種整體黑體法，通過在樣品上打孔 或加反射罩模擬黑體，這種測量方法的精確度不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實用新型解決的技術(shù)問題是提供了一種操作簡單、成本低廉且精度較高的黑體 樣品一體式發(fā)射率測量裝置，該裝置分為黑體部件和可拆卸的樣品部件，兩個部件由不同 的電阻絲加熱，受同一個PID控制，拆卸樣品部件后該裝置為一個高精度的真空黑體爐，裝 上樣品部件后該裝置就成為一個高精度且氣氛可控的樣品爐，該裝置體積小，成本低，使黑 體和樣品具有相同的光路，提高了發(fā)射率的測量精度，對材料的法向發(fā)射率測量具有重要 的意義。
[0005] 本實用新型為解決上述技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案，黑體樣品一體式發(fā)射率測量 裝置，其特征在于主要由黑體部件、樣品部件和探測器組成，黑體部件包括一端密封的黑體 腔及設(shè)置于黑體腔內(nèi)部的黑體靶體，黑體靶體與黑體腔的密封端之間填充有保溫棉，黑體 靶體的另一側(cè)為空腔，黑體靶體上連接有用于測量黑體靶體溫度的第一熱電偶，黑體腔的 外壁與內(nèi)壁之間填充有保溫棉，黑體腔內(nèi)壁的外側(cè)設(shè)有用于加熱整個黑體腔的第一電阻 絲，鄰近黑體腔外壁的內(nèi)側(cè)設(shè)有用于保護整個裝置的外殼水冷系統(tǒng)，黑體腔的上下兩側(cè)分 別設(shè)有出氣孔和進氣孔，黑體腔的開口端設(shè)有可拆卸的KBr窗口；樣品部件通過KBr窗口和 設(shè)置在開口端的螺絲固定于空腔內(nèi)，樣品部件主要由與黑體靶體相嚙合的加熱板和緊貼黑 體腔內(nèi)壁的樣品爐套管組成，加熱板的上部放置有樣品，加熱板上設(shè)有用于加熱樣品的第 二電阻絲，樣品上連接有用于測量樣品溫度的第二熱電偶，樣品爐套管上設(shè)有管壁水冷系 統(tǒng)，樣品爐套管與加熱板之間設(shè)有隔熱層，該隔熱層上設(shè)有與黑體腔進氣孔和出氣孔相對 的氣孔;探測器設(shè)置于與KBr窗口相對的一側(cè)，電源、第一熱電偶、第二熱電偶、第一電阻絲 和第二電阻絲分別通過線路與PID控制器相連。
[0006] 進一步限定，所述的黑體靶體頂端為鋸齒結(jié)構(gòu)，加熱板底部為與黑體靶體頂端相 嚙合的鋸齒結(jié)構(gòu)。
[0007] 進一步限定，所述的黑體腔內(nèi)壁的內(nèi)表面及黑體靶體表面分別涂有高發(fā)射率黑 漆。
[0008] 進一步限定，所述的樣品爐套管內(nèi)壁涂有高反射率材料。
[0009] 本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：
[0010] 1、該裝置黑體和樣品共用一個爐體，大大減小了發(fā)射率測量裝置的體積；
[0011] 2、該裝置只用了一個爐體，降低了發(fā)射率測量裝置的成本；
[0012] 3、黑體部件的等溫區(qū)域和樣品部件的樣品處在同一位置，保證了光路的嚴格一 致；
[0013] 4、該裝置不需要復(fù)雜的光路和機械控制，操作簡單；
[0014] 5、該裝置可以測量真空下，空氣中以及多種環(huán)境氣氛下材料的發(fā)射率，功能齊全。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0016] 圖2是本實用新型中黑體部件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖中：H1、第一電阻絲，T1、第一熱電偶，H2、第二電阻絲，T2、第二熱電偶；1、黑體靶 體，2、保溫棉，3、樣品，4、進氣孔，5、出氣孔，6、外殼水冷系統(tǒng)，7、管壁水冷系統(tǒng)，8、隔熱層， 9、氣孔，10、KBr窗口，11、探測器，12、黑體腔，13、加熱板，14、樣品爐套管。
【具體實施方式】
[0018] 結(jié)合附圖詳細描述本實用新型的具體內(nèi)容。黑體樣品一體式發(fā)射率測量裝置，主 要由黑體部件、樣品部件和探測器11組成，黑體部件包括一端密封的黑體腔12及設(shè)置于黑 體腔12內(nèi)部的黑體靶體1，黑體靶體1頂端為鋸齒結(jié)構(gòu)，黑體靶體1與黑體腔12的密封端之間 填充有保溫棉2，黑體靶體1的另一側(cè)為空腔，黑體靶體1上連接有用于測量黑體靶體1溫度 的第一熱電偶T1，黑體腔12的外壁與內(nèi)壁之間填充有保溫棉2,黑體腔12內(nèi)壁的外側(cè)設(shè)有用 于加熱整個黑體腔12的第一電阻絲H1，鄰近黑體腔12外壁的內(nèi)側(cè)設(shè)有用于保護整個裝置的 外殼水冷系統(tǒng)6,黑體腔12的上下兩側(cè)分別設(shè)有出氣孔5和進氣孔4,黑體腔12的開口端設(shè)有 可拆卸的KBr窗口 10;樣品部件通過KBr窗口 10和設(shè)置在開口端的螺絲固定于空腔內(nèi)，樣品 部件主要由與黑體靶體1相配的加熱板13和緊貼黑體腔12內(nèi)壁的樣品爐套管14組成，加熱 板13底部為與黑體靶體1頂端相嚙合的鋸齒結(jié)構(gòu)，加熱板13的上部放置有樣品3,加熱板13 上設(shè)有用于加熱樣品3的第二電阻絲H2,樣品3上連接有用于測量樣品3溫度的第二熱電偶 T2,樣品爐套管14上設(shè)有管壁水冷系統(tǒng)7,樣品爐套管14與加熱板13之間設(shè)有隔熱層8,該隔 熱層8上設(shè)有與黑體腔12進氣孔4和出氣孔5相對的氣孔9;探測器11設(shè)置于與KBr窗口 10相 對的一側(cè)，電源、第一熱電偶T1、第二熱電偶T2、第一電阻絲H1和第二電阻絲H2分別通過線 路與PID控制器相連。
[0019] 材料真空下法向發(fā)射率的測量方法以及步驟為：
[0020] 1、去掉樣品部件，裝上黑體部件的KBr窗口，通過出氣口將黑體腔抽成真空，控制 第一電阻絲加熱黑體腔，當溫度穩(wěn)定后，用探測器測量此時的輻射信號Ebb;
[0021] 2、探測器不動，黑體腔不動，裝上樣品部件，同時裝上同一個KBr窗口，抽真空，控 制第二電阻絲加熱樣品到與步驟1中黑體腔相同的溫度，當溫度穩(wěn)定時，測量此時的輻射信 號Es;
[0022] 3、樣品真空下的法向發(fā)射率為：
[0023] 以上顯示和描述了本實用新型的基本原理，主要特征和優(yōu)點，在不脫離本實用新 型精神和范圍的前提下，本實用新型還有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保 護的本實用新型的范圍。
【主權(quán)項】
1. 黑體樣品一體式發(fā)射率測量裝置，其特征在于主要由黑體部件、樣品部件和探測器 組成，黑體部件包括一端密封的黑體腔及設(shè)置于黑體腔內(nèi)部的黑體靶體，黑體靶體與黑體 腔的密封端之間填充有保溫棉，黑體靶體的另一側(cè)為空腔，黑體靶體上連接有用于測量黑 體靶體溫度的第一熱電偶，黑體腔的外壁與內(nèi)壁之間填充有保溫棉，黑體腔內(nèi)壁的外側(cè)設(shè) 有用于加熱整個黑體腔的第一電阻絲，鄰近黑體腔外壁的內(nèi)側(cè)設(shè)有用于保護整個裝置的外 殼水冷系統(tǒng)，黑體腔的上下兩側(cè)分別設(shè)有出氣孔和進氣孔，黑體腔的開口端設(shè)有可拆卸的 KBr窗口；樣品部件通過KBr窗口和設(shè)置在開口端的螺絲固定于空腔內(nèi)，樣品部件主要由與 黑體靶體相嚙合的加熱板和緊貼黑體腔內(nèi)壁的樣品爐套管組成，加熱板的上部放置有樣 品，加熱板上設(shè)有用于加熱樣品的第二電阻絲，樣品上連接有用于測量樣品溫度的第二熱 電偶，樣品爐套管上設(shè)有管壁水冷系統(tǒng)，樣品爐套管與加熱板之間設(shè)有隔熱層，該隔熱層上 設(shè)有與黑體腔進氣孔和出氣孔相對的氣孔;探測器設(shè)置于與KBr窗口相對的一側(cè)，電源、第 一熱電偶、第二熱電偶、第一電阻絲和第二電阻絲分別通過線路與PID控制器相連。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的黑體樣品一體式發(fā)射率測量裝置，其特征在于:所述的黑體靶 體頂端為鋸齒結(jié)構(gòu)，加熱板底部為與黑體靶體頂端相嚙合的鋸齒結(jié)構(gòu)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的黑體樣品一體式發(fā)射率測量裝置，其特征在于:所述的黑體腔 內(nèi)壁的內(nèi)表面及黑體靶體表面分別涂有高發(fā)射率黑漆。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的黑體樣品一體式發(fā)射率測量裝置，其特征在于:所述的樣品爐 套管內(nèi)壁涂有高反射率材料。
【專利摘要】本實用新型公開了一種黑體樣品一體式發(fā)射率測量裝置，該裝置分為黑體部件和可拆卸的樣品部件，兩個部件由不同的電阻絲加熱，受同一個PID控制，拆卸樣品部件后該裝置為一個高精度的真空黑體爐，裝上樣品部件后該裝置就成為一個高精度且氣氛可控的樣品爐，該裝置體積小，成本低，使黑體和樣品具有相同的光路，提高了發(fā)射率的測量精度，對材料的法向發(fā)射率測量具有重要的意義。
【IPC分類】G01N25/00
【公開號】CN205246576
【申請?zhí)枴緾N201520987073
【發(fā)明人】李龍飛, 于坤, 劉玉芳, 張凱華, 張飛麟, 張峰
【申請人】河南師范大學
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2015年12月3日