黑体样品一体式发射率测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于材料发射率测量装置技术领域，具体涉及一种黑体样品一体式发 射率测量装置。
【背景技术】
[0002] 材料的发射率是表征其辐射特性的重要参数，在遥感、辐射测温、隐身和红外加热 等众多领域有着重要的应用。发射率的精确测量对当代军事、工农业生产、气象、地质和医 学等领域具有重要意义。目前，发射率一般通过测量样品和黑体的辐射之比得到。现有的测 量装置通常是分离式的，样品和黑体是独立的两个部分。针对现有的发射率测量装置的局 限性，从简化操作、节约成本和操作精度这三方面设计一种一体式发射率测量装置。
[0003] 目前发射率测量装置一般可以分为两种:一种是通过机械控制移动黑体炉或样品 炉，使样品和黑体处在同一位置，分别测量它们的辐射强度。另一种是黑体和样品炉不动， 通过反射镜调节光路使黑体发出的辐射和样品发出的辐射具有相同光路，从而测量并计算 出材料发射率，但这种光路很难精确对准，操作复杂。这两种的装置的黑体和样品都是由不 同的加热系统控制，体积较大而且成本较高。另外还有一种整体黑体法，通过在样品上打孔 或加反射罩模拟黑体，这种测量方法的精确度不高。
【发明内容】
[0004] 本实用新型解决的技术问题是提供了一种操作简单、成本低廉且精度较高的黑体 样品一体式发射率测量装置，该装置分为黑体部件和可拆卸的样品部件，两个部件由不同 的电阻丝加热，受同一个PID控制，拆卸样品部件后该装置为一个高精度的真空黑体炉，装 上样品部件后该装置就成为一个高精度且气氛可控的样品炉，该装置体积小，成本低，使黑 体和样品具有相同的光路，提高了发射率的测量精度，对材料的法向发射率测量具有重要 的意义。
[0005] 本实用新型为解决上述技术问题采用如下技术方案，黑体样品一体式发射率测量 装置，其特征在于主要由黑体部件、样品部件和探测器组成，黑体部件包括一端密封的黑体 腔及设置于黑体腔内部的黑体靶体，黑体靶体与黑体腔的密封端之间填充有保温棉，黑体 靶体的另一侧为空腔，黑体靶体上连接有用于测量黑体靶体温度的第一热电偶，黑体腔的 外壁与内壁之间填充有保温棉，黑体腔内壁的外侧设有用于加热整个黑体腔的第一电阻 丝，邻近黑体腔外壁的内侧设有用于保护整个装置的外壳水冷系统，黑体腔的上下两侧分 别设有出气孔和进气孔，黑体腔的开口端设有可拆卸的KBr窗口；样品部件通过KBr窗口和 设置在开口端的螺丝固定于空腔内，样品部件主要由与黑体靶体相啮合的加热板和紧贴黑 体腔内壁的样品炉套管组成，加热板的上部放置有样品，加热板上设有用于加热样品的第 二电阻丝，样品上连接有用于测量样品温度的第二热电偶，样品炉套管上设有管壁水冷系 统，样品炉套管与加热板之间设有隔热层，该隔热层上设有与黑体腔进气孔和出气孔相对 的气孔;探测器设置于与KBr窗口相对的一侧，电源、第一热电偶、第二热电偶、第一电阻丝 和第二电阻丝分别通过线路与PID控制器相连。
[0006] 进一步限定，所述的黑体靶体顶端为锯齿结构，加热板底部为与黑体靶体顶端相 啮合的锯齿结构。
[0007] 进一步限定，所述的黑体腔内壁的内表面及黑体靶体表面分别涂有高发射率黑 漆。
[0008] 进一步限定，所述的样品炉套管内壁涂有高反射率材料。
[0009] 本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
[0010] 1、该装置黑体和样品共用一个炉体，大大减小了发射率测量装置的体积；
[0011] 2、该装置只用了一个炉体，降低了发射率测量装置的成本；
[0012] 3、黑体部件的等温区域和样品部件的样品处在同一位置，保证了光路的严格一 致；
[0013] 4、该装置不需要复杂的光路和机械控制，操作简单；
[0014] 5、该装置可以测量真空下，空气中以及多种环境气氛下材料的发射率，功能齐全。
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型的结构不意图；
[0016] 图2是本实用新型中黑体部件的结构示意图。
[0017] 图中：H1、第一电阻丝，T1、第一热电偶，H2、第二电阻丝，T2、第二热电偶；1、黑体靶 体，2、保温棉，3、样品，4、进气孔，5、出气孔，6、外壳水冷系统，7、管壁水冷系统，8、隔热层， 9、气孔，10、KBr窗口，11、探测器，12、黑体腔，13、加热板，14、样品炉套管。
【具体实施方式】
[0018] 结合附图详细描述本实用新型的具体内容。黑体样品一体式发射率测量装置，主 要由黑体部件、样品部件和探测器11组成，黑体部件包括一端密封的黑体腔12及设置于黑 体腔12内部的黑体靶体1，黑体靶体1顶端为锯齿结构，黑体靶体1与黑体腔12的密封端之间 填充有保温棉2，黑体靶体1的另一侧为空腔，黑体靶体1上连接有用于测量黑体靶体1温度 的第一热电偶T1，黑体腔12的外壁与内壁之间填充有保温棉2,黑体腔12内壁的外侧设有用 于加热整个黑体腔12的第一电阻丝H1，邻近黑体腔12外壁的内侧设有用于保护整个装置的 外壳水冷系统6,黑体腔12的上下两侧分别设有出气孔5和进气孔4,黑体腔12的开口端设有 可拆卸的KBr窗口 10;样品部件通过KBr窗口 10和设置在开口端的螺丝固定于空腔内，样品 部件主要由与黑体靶体1相配的加热板13和紧贴黑体腔12内壁的样品炉套管14组成，加热 板13底部为与黑体靶体1顶端相啮合的锯齿结构，加热板13的上部放置有样品3,加热板13 上设有用于加热样品3的第二电阻丝H2,样品3上连接有用于测量样品3温度的第二热电偶 T2,样品炉套管14上设有管壁水冷系统7,样品炉套管14与加热板13之间设有隔热层8,该隔 热层8上设有与黑体腔12进气孔4和出气孔5相对的气孔9;探测器11设置于与KBr窗口 10相 对的一侧，电源、第一热电偶T1、第二热电偶T2、第一电阻丝H1和第二电阻丝H2分别通过线 路与PID控制器相连。
[0019] 材料真空下法向发射率的测量方法以及步骤为：
[0020] 1、去掉样品部件，装上黑体部件的KBr窗口，通过出气口将黑体腔抽成真空，控制 第一电阻丝加热黑体腔，当温度稳定后，用探测器测量此时的辐射信号Ebb;
[0021] 2、探测器不动，黑体腔不动，装上样品部件，同时装上同一个KBr窗口，抽真空，控 制第二电阻丝加热样品到与步骤1中黑体腔相同的温度，当温度稳定时，测量此时的辐射信 号Es;
[0022] 3、样品真空下的法向发射率为：
[0023] 以上显示和描述了本实用新型的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本实用新 型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保 护的本实用新型的范围。
【主权项】
1. 黑体样品一体式发射率测量装置，其特征在于主要由黑体部件、样品部件和探测器 组成，黑体部件包括一端密封的黑体腔及设置于黑体腔内部的黑体靶体，黑体靶体与黑体 腔的密封端之间填充有保温棉，黑体靶体的另一侧为空腔，黑体靶体上连接有用于测量黑 体靶体温度的第一热电偶，黑体腔的外壁与内壁之间填充有保温棉，黑体腔内壁的外侧设 有用于加热整个黑体腔的第一电阻丝，邻近黑体腔外壁的内侧设有用于保护整个装置的外 壳水冷系统，黑体腔的上下两侧分别设有出气孔和进气孔，黑体腔的开口端设有可拆卸的 KBr窗口；样品部件通过KBr窗口和设置在开口端的螺丝固定于空腔内，样品部件主要由与 黑体靶体相啮合的加热板和紧贴黑体腔内壁的样品炉套管组成，加热板的上部放置有样 品，加热板上设有用于加热样品的第二电阻丝，样品上连接有用于测量样品温度的第二热 电偶，样品炉套管上设有管壁水冷系统，样品炉套管与加热板之间设有隔热层，该隔热层上 设有与黑体腔进气孔和出气孔相对的气孔;探测器设置于与KBr窗口相对的一侧，电源、第 一热电偶、第二热电偶、第一电阻丝和第二电阻丝分别通过线路与PID控制器相连。2. 根据权利要求1所述的黑体样品一体式发射率测量装置，其特征在于:所述的黑体靶 体顶端为锯齿结构，加热板底部为与黑体靶体顶端相啮合的锯齿结构。3. 根据权利要求1所述的黑体样品一体式发射率测量装置，其特征在于:所述的黑体腔 内壁的内表面及黑体靶体表面分别涂有高发射率黑漆。4. 根据权利要求1所述的黑体样品一体式发射率测量装置，其特征在于:所述的样品炉 套管内壁涂有高反射率材料。
【专利摘要】本实用新型公开了一种黑体样品一体式发射率测量装置，该装置分为黑体部件和可拆卸的样品部件，两个部件由不同的电阻丝加热，受同一个PID控制，拆卸样品部件后该装置为一个高精度的真空黑体炉，装上样品部件后该装置就成为一个高精度且气氛可控的样品炉，该装置体积小，成本低，使黑体和样品具有相同的光路，提高了发射率的测量精度，对材料的法向发射率测量具有重要的意义。
【IPC分类】G01N25/00
【公开号】CN205246576
【申请号】CN201520987073
【发明人】李龙飞, 于坤, 刘玉芳, 张凯华, 张飞麟, 张峰
【申请人】河南师范大学
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2015年12月3日