专利名称：一种高温材料黑体辐射发射率的测试原理及方法
一种高温材料黑^^射St率的测i^^,方法駄领域本发明属于高温材料黑体辐射发射率的一种测i^"法，特别涉及材ftt高温条件 下的测试。材料的黑体辐射发射率在红外测温时是一个非常重要的参数，黑体辐射发射率的准确ttM妾影响红外测温的精度。红外测温是利用物体的热辐射现象来测量物 体温度的一种方法，目前资料介绍的关于材料黑体辐射发射率的有关数值都在 2(xrc以下的温度范围，而对于高温时的材料黑体辐射发射率的有关数据及测试 方法则无法或很难进行测量，本发明专利就是基于以上技术需求而提出来的。利用红外测温仪测温的基本原理是直接测试材料的辐射能，然后通过黑度辐 射定律及测试前输入的黑体辐射发射率，最终计算并读出发热体温度T，黑体辐射定律为『-Csar4，其中W为总的辐射通量密度(W/cm2); e为黑体辐射发射率(发射率)；O为玻尔兹曼常数(『^-2.iT4); C为比例系数，在用红外测温仪测温时，必须在测试前先输入材料的参考黑体辐射发射率，由总的辐射通量 密度计算式可知所输入的参考黑体辐射发射率值将直接影响最终读出的测试温度值T。而用热电偶测温时可以直接读出材料的实际温度To，通过不断修正所输 入的黑体辐射发射率参考值，最终使T和T。基本相等，此时的黑体辐射发射率 参考值就非常接近实际的黑体辐射发射率值。在测试时具体采用如下方案由于在一定的温度下材料的辐射能是一定的， 根据黑体辐射定律F = C xr4，可以计算材料在某温度下的黑体辐射发射率， 即『=Cf0o"r04 = c jr4 (i)发明内容本发明的目的在于掛共一种高温材料黑胸射率的测试方法，以提高红外测温的精度。采用的技术方案是一种高温材料黑^射對寸率的测i^法，具体步骤如下(1) 黑体辐射发射率参考值s的确定取被测材料某一温度下(如室温)的 黑体辐射发射率或取同类材料的黑体辐射发射率值作为黑体辐射发射率参考值， 通过査阅相关资料确定；(2) 采用热电偶测量材料实际温度T。 (°C);(3) 在测试过程中，在接近黑体辐射发射率参考值s。的范围内分别取^&, ^，&，用红外测温仪测得对应的温度7]，r2,r"7;,7;，绘制曲线T一"(4) 则曲线T一e与T= T。交点所对应的黑体辐射发射率值c。就是材料在温度T。时的黑体辐射发射率值；(5) 重复2， 3， 4步骤，取测试结果的平均值即为材料黑体辐射发射率值；本发明的原理根据式(1)可以看出，根据黑体辐射定律，采用红外测温仪测量温度时， 需要输入材料黑体辐射发射率"当预设的黑体辐射发射率s大于实际的黑体辐射发射率s。时，采用红外测温仪的温度测量值T小于实际温度值T。，反之，当预设的黑体辐射发射率f小于实际的黑体辐射发射率e。时，采用红外测温仪的温度测量值大于实际温度值，即如果s〉s。，贝U7^r。；如果￡<&，贝ij7^r。，显 然当7^r。，贝"=&。这就是本文提出的测量材料在不同温度下的黑体辐射发射率的基本原理。在实验测试过程中，连续地改变预设的黑体辐射发射率值，测得的某一温度 下的一系列黑体辐射发射率和对应的红外测温值做出曲线，则实际温度和红外测 温曲线的交点所对应的黑体辐射发射率s。值即为实际的黑体辐射发射率值。本发明的优点是(1 )本发明采用红外测温仪和热电偶相比较的方法测i対才料不同温度下的黑,射 mf率，根据黑体辐射定律和红外测温仪测温的基本原理确定的黑体辐射发射率 测量方法，可以测量材料高温黑体辐射发射率，该方法具有操作方便、成本低等优点；(2)本文测试黑体辐射发射率的方法适合于任意温度下的金属材料，也适 合于非金属材料，尤其适合于测试金属材料在高温时(60(TC以上)的黑体辐射 发射率。
图1为本发明i对羊尺寸与测i^"法示意图。 图2为黑懒昌射^l寸率测试结果示意图。 具條駄式
如图1所示，圆1挤匁 ^向分别开有两个 匕1、 2，分别用红外测温仪和热电偶测量i辦中轴线體的驗，图中两个孔l、 2的中心距小于10mm，本发明材料黑胸射 繊率测i爆去，具体实施方案如下-图1所示为测试试样尺寸，圆柱形试样径向分别开有两个孔1、 2，分别用 红外测温仪和热电偶测量试样中轴线位置的温度。对于TC11钛合金材料，在实验过程屮，红外测温仪的黑体辐射发射率从 0.5到0.6之间连续地改变，在105(TC时测得的一系列黑体辐射发射率e和对应 的红外测温值T，做出曲线见图2，则实际温度和红外测得温度曲线的交点所对 应的黑体辐射发射率s。值即为实际的黑体辐射发射率值。根据测得结果，得到实 际温度线与红外测温线交点时的黑体辐射发射率为0.610，则TC11钛合金在 105(TC时的黑体辐射发射率为0.610。本文测试黑体辐射发射率的方法适合于任意温度下的金属材料，也适合于非 金属材料，尤其适合于测试金属材料在高温时(60(TC以上)的黑体辐射发射率。
权利要求
1、 一种高温材料黑^l射對寸率的测试方法，其特征在于具体步骤如下A、 黑体辐射发射率参考值s的确定取被测材料某一温度下(如室温)的 黑体辐射发射率或取同类材料的黑体辐射发射率值作为黑体辐射发射率参考值， 通过査阅相关资料确定；B、 采用热电偶测量材料实际温度1VC;C、 在测试过程中，在接近黑体辐射发射率参考值 的范围内分别取 s,,e2,&,s4,^，用红外测温仪测得对应的温度^7;,7;,7;，绘制曲线T一"D、 则曲线T—e与T-T。交点所对应的黑体辐射发射率值s。就是材料在温度T。时的黑体辐射发射率值；E、 重复2， 3， 4步骤，取测试结果的平均值即为材料黑体辐射发射率值。
全文摘要
一种高温材料黑体辐射发射率的测试方法，具体步骤为A.黑体辐射发射率参考值ε的确定取被测材料某一温度下(如室温)的黑体辐射发射率或取同类材料的黑体辐射发射率值作为黑体辐射发射率参考值，通过查阅相关资料确定；B.采用热电偶测量材料实际温度T<sub>0</sub>℃；C.在测试过程中，在接近黑体辐射发射率参考值ε<sub>0</sub>的范围内分别取ε<sub>1</sub>，ε<sub>2</sub>，ε<sub>3</sub>，ε<sub>4</sub>，ε<sub>5</sub>，用红外测温仪测得对应的温度T<sub>1</sub>，T<sub>2</sub>，T<sub>3</sub>，T<sub>4</sub>，T<sub>5</sub>，绘制曲线T-ε；D.则曲线T-ε与T＝T<sub>0</sub>交点所对应的黑体辐射发射率值ε<sub>0</sub>就是材料在温度T<sub>0</sub>时的黑体辐射发射率值；E.重复2，3，4步骤，取测试结果的平均值即为材料黑体辐射发射率值。本发明方法具有操作方便、成本低等优点，尤其适合于测试金属材料在高温时(600℃以上)的黑体辐射发射率。
文档编号G01J5/10GK101144739SQ20071001298
公开日2008年3月19日 申请日期2007年9月28日 优先权日2007年9月28日
发明者张士宏, 王忠堂 申请人:沈阳理工大学