半透明材料辐射特性参数测量方法研究
关键词 半透明材料 双基片法 光谱发射率
毕业设计说明书（论文）外文摘要
Title The Research on The Measurement Method of The
Radiation Characteristics of Semitransparent Materials
Abstract
This paper summarizes the traditional methods of radiation characteristic parameter measurement of semitransparent materials, and analyzes their advantages and disadvantages. The application on the radiation rate measurement of semitransparent materials at high temperature with two-substrate method is studied in the paper, and the emissivity expressions are summarized by a single reflection and multiple reflection.
Based on Fourier transform infrared spectrometer, the alumina spectral emissivity measurement experiment are researched with high temperature blackbody and emissivity measuring attachment. The response function of the DLaTGS detector is obtained through the experiment, and the spectral radiance curve of the alumina at different temperatures is obtained by two-substrate method. At the end of this article, the measurement results are analyzed.
Keywords Semitransparent material Two-substrate method Spectral emissivity
目 次
1 引言 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 发射率测量的历史、现状和发展前景 2
1.3 研究内容 6
2 半透明材料辐射特性参数测量 6
2.1 双基片法 6
2.2 “双基片法”理论分析 7
2.2.1 不考虑多次反射 7
2.2.2 考虑多次反射 9
3 实验 11
3.1 实验仪器及系统 11
3.2 实验内容 16
4 结果与讨论 17
4.1 响应函数与辐射补偿 17
4.2 样品及基板的发射率 21
4.3 实验结果分析 27
结 论 31
致 谢 32
参 考 文 献 33
1 引言
1.1 研究背景及意义
光谱发射率(也称辐射率、黑度系数等 )是衡量热辐射体辐射本领的重要依据之一,是一项重要的热物性参数。研究和测量材料发射率对于揭示材料的热辐射特性、提高辐射加热效率、寻找节能新途径都有重要的现实意义。在军事预警、制导和隐身等国防领域中,导弹喷焰、蒙皮的光谱发射率的认知,是预警、制导和隐身前提和关键。而目标发射率数据获得,是遥感、辐射测温的基础,直接决定了测量的不确定度,具有重要意义和应用价值。物体表面的发射率,不是物质的本征参数,它不仅与物质组份有关 ,而且与物体的表面条件(粗糙度)有关,同时还与物体的温度和考察的波长等有关。因此发射率是以上诸多因素的多元函数,所以在实际的测量中有较多的影响因素 ,一直是较难和较热的研究课题 。非接触式温度测量在许多领域被需求，如钢铁工业，半导体工业，航空航天实验，高压电厂，甚至在医疗领域。在这些领域，为了获得精确的测量温度，其先决条件是材料的发射率。发射率被定义为样品辐射与同条件下黑体辐射的比值。其定义虽然很简单，但是精确测量发射率还有很多技术壁垒。例如，在间接法测量反射推导发射率时，辐射在空间的自由程度是有限的，应各个角度测量反射辐射。否则，样品温度的精确信息就无法得到 。一个直接的方法，通过使用傅立叶变换红外（FTIR）光谱仪测量从样品表面发出的辐射，也有许多障碍，例如光谱仪的非线性，跟光电机械不稳定有关的零的路径差异（ZPD），水蒸气和二氧化碳，仪器辐射等的影响。大多数测量误差被Birch和Clarke 很好的分类出来了。既然这些问题都得到了很好的研究和解决,红外光谱仪提供了一个相对简单的校准方法 ，分辨率高，测量速度快，直接的方法已被广泛用于发射度测量。而对于半透明材料来说，精确的发射率测量更加困难，因为外界辐射可以通过材料进入光谱仪检测器。