专利名称:物体表面发射率测定方法和携带式测定仪的制作方法
本发明属于物体表面发射率的测量领域。
已有的测量物体表面发射率的方法有稳态法、动态法和反射法，前两种是取样后在实验室设备上测出样品表面的发射率，不能直接用于工业现场。用反射法测量物体表面发射率是测量物体表面反射率，对具有漫反射表面的物体，在使用上受到了限制。根据专利号为US4204120的发明《材料的红外吸收或辐射系数的测量方法和设备》(Process and Apparatus for the Measurement of the factor of infra-red absorption or emission of materials)所制成的日本产品《TSS-5X型发射率测定仪》被认为是目前世界上同类仪器中最先进的。它测量物体表面发射率的方法是采用标准样品比较法，即予先知道环境温度下标准样品的表面发射率，在测量已知发射率为零的标准样品表面时，校准仪器表头指示指为零，在测量已知发射率为1的标准样品时，使仪器表头指示最大量程，然后才能测量环境温度下各种物体的表面发射率。该仪器测量头由热电堆、恒温炉等组成，热电堆放在可以调节温度(保持在70℃左右)的炉子空框中，被测样品受到热电堆辐射，通过测量热电堆的电压，给出物体表面发射率。但上述方法必须保证被测物体表面的环境温度和标准样品表面的环境温度相同，否则不能使用。
本发明解决在工业现场直接测量各种热设备和热物体的表面发射率的问题。
本发明根据斯蒂芬-玻尔兹曼定律和基尔霍夫关于黑体设想，提出一种测量物体表面发射率的新方法，并据此设计出测定仪。本发明测量发射率的方法是用测定仪对同一物体表面采用换罩的方法进行两次测量。第一次测量时，测定仪的测量头检测罩为吸收罩，第二次测量时检测罩用反射罩，两次测量的结果均由二次仪表显示，第一次测量信号值与第二次测量信号值之比值就是被测热物体表面发射率，即被测物体表面发射率＝第一次测量信号值/第二次测量信号值。测量时间过短，信号未稳定，时间过长，因测量头材料热传导也会影响测量结果，所以每次测量时间为2～4秒，在3秒左右效果最好。
该方法所使用的测定仪包括测量头和二次仪表两部分，测量头测得电流信号送入二次仪表显示出来。测量头由主体筒、检测罩、热敏电阻和调制装置等组成，主体筒是测量头的外壳，对其他元件起固定和保护作用，检测罩位于主体筒端部，在测量时罩住热物体表面，该检测罩既包括反射罩又包括吸收罩;在主体筒内部中间部分固定有热敏电阻，其响应时间应为毫秒级，以满足检测罩罩住热物体表面时信号瞬时达到稳定值的要求。热敏电阻和检测罩之间安装有受调制装置调节的斩光调制片，调制装置由极化继电器和斩光调制片组成，调制片装在可调节拉力的拉力支承上，与极化继电器相连，因而可调节斩光调制片的自振频率和振幅，其调制频率为30Hz左右。
本发明能在工业现场不需取样直接测出各种热设备在不同温度下的表面发射率(温度范围高于环境温度10～600℃)，这是以往各种测定仪所做不到的，因而利用本发明可方便地测得各种热设备的热效率;也可检查红外加热设备的红外涂料发射率，一旦其发射率降低，就可换上高发射率的涂料，提高红外加热效率;还可保证红外温度计准确测温，这些作用对节约能源具有重要意义。
本发明所使用的测定仪如图1所示，其中〔1〕为测量头，〔2〕为二次仪表。图2是测量头部分，其中〔3〕为主体筒，〔4〕是热敏电阻，〔5〕为极化继电器，〔6〕为斩光调制片，〔7〕为拉力支承，〔8〕为检测罩，〔9〕为检测罩小孔，〔A〕为凸缘。图3将用作检测罩的吸收罩和反射罩分别画出，从图中可看出吸收罩〔11〕和反射罩〔12〕外形尺寸完全相同，其区别仅在于半球形内表面层复盖的材料。
在测定仪中，构成检测罩的反射罩的反射罩和吸收罩均具有半园球形内表面，外形尺寸完全相同，它们与测量头的主体筒可拆卸连接，装入主体筒时可用螺钉或弹簧珠固定，也可方便地取下来。检测罩半园形内表面顶端有检测罩小孔，以便被测物体表面热信号通过，检测罩小孔的面积与检测罩内表面面积之比为0.010～0.025，一般为0.020，以保证测量精度。同时，所述反射罩内表面抛光达
11以上，再镀反射率高的材料，使其反射率达0.97以上;吸收罩内表面涂敷高吸收率的材料，使之吸收率达0.96以上，例如，反射罩内表面可抛光达
14，然后镀金，吸收罩内表面涂敷无光黑漆，以达到所述要求。为保证吸收罩和反射罩在装入主体筒后，罩顶端面与热敏电阻之间距离相等，吸收罩和反射罩均有凸缘，凸缘高度严格相等。
权利要求
1、一种测量物体表面发射率的方法，其特征为用测定仪对同一物体表面采用换罩的方法进行两次测量。第一次测量时测定仪的测量头检测罩为吸收罩，第二次测量时检测罩用反射罩，
被测物体表面发射率=第一次测量信号值/第二次测量信号值。
2、按权利要求
1所述的测量方法，其特征在于每次测量时间为2～4秒，在3秒左右效果最好。
3、按权利要求
1或2所述的测量方法所使用的测定仪，包括测量头(1)和二次仪表(2)两部分，测量头由主体筒(3)，检测罩(8)等组成，其特征为置于被测物体表面的检测罩(8)位于测量头的主体筒(3)端部，该检测罩包括反射罩和吸收罩;在主体筒中部固定有热敏电阻(4);热敏电阻和检测罩之间安装有斩光调制片(6)，该调制片装在可调节拉力的拉力支承(7)上，与极化继电器(5)相连，因而可调节斩光调制片的自振频率和振幅。
4、按权利要求
3所述的测定仪，其特征在于检测罩(8)具有半园球形内表面，检测罩内表面顶端有检测罩小孔(9)，该检测罩小孔面积与检测罩内表面面积之比为0.010～0.025;构成检测罩的吸收罩(11)和反射罩(12)与主体筒可折卸连接，装入主体筒时可固定，二者外形几何尺寸完全相同。
5、按权利要求
4所述的测定仪，其特征为所述反射罩(12)内表面抛光达
11以上，再镀反射率高的材料，使其反射率达0.97以上;吸收罩内表面涂敷高吸收率的材料，使之吸收率达0.96以上。
6、按权利要求
5所述的测定仪，其特征为所述反射罩(12)内表面抛光达
14，然后镀金;吸收罩内表面涂敷无光黑漆。
7、按权利要求
4～6所述的测定仪，其特征为用作检测罩的吸收罩(11)和反射罩(12)均有凸缘，凸缘高度严格相等，以保证吸收罩和反射罩在装入主体筒后，罩顶端面与热敏电阻(4)之间距离相等。
8、按权利要求
3所述的测定仪，其特征为测量头中的热敏电阻(4)响应时间为毫秒级。
9、按权利要求
4～6所述的测定仪，其特征为测量头中的热敏电阻(4)响应时间为毫秒级。
10、按权利要求
7所述的测定仪，其特征为测量头中的热敏电阻(4)响应时间为毫秒级。
专利摘要
本发明用测定仪对同一物体表面采用换罩的方法进行两次测量，第一次测得信号值与第二次信号值之比即为被测热物体表面发射率。所使用的测定仪包括测量头和二次仪表两部分。测量头由主体筒、检测罩、热敏电阻和调试装置等组成。检测罩包括反射罩和吸收罩，二者均具有半圆球形内表面，外形尺寸完全相等。使用本发明可在工业现场直接测量各种热设备和热物体的表面发射率，对节约能源有重要意义。
文档编号G01J5/58GK85103721SQ85103721
公开日1986年11月12日 申请日期1985年5月16日
发明者肖庆光, 徐恕宏, 叶林, 樊瑞 申请人:华中工学院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan