MATLAB耐高温陶瓷材料辐射率测量试验研究(3)
现出很大差异。此外，随着能源科学、国防材料的迅速发展，对材料辐射率的测量精
度和测量范围要求越来越苛刻，低温和高温等极端条件下的辐射率数据显现其重要性。
如何在极端条件下实现辐射率测量，是研究的难点之一。
常用的辐射率测量设备有很多，如光度导轨、积分球、单色仪、分光光度计、光
谱辐射仪、傅里叶变换光谱仪等[5]。P．Bison[6]等人对几种不同的半透明织物样本辐
射率进行了测量，得到了较为理想的实验结果，其使用的测量工具是红外线摄像机；
Y.F.Zhang[7]等人对波长范围 0.4 m 到10 m，温度范围 300K到900K的太阳能吸收涂
层材料辐射率进行测量，其使用的工具为积分球反射镜，并根据基于积分球反射计的
红外辐射率测量系统原理，设计出一套针对测量光谱辐射率系统的校准和修正方法。
近十几年来，傅里叶变换光谱仪以其光谱分辨率高、信噪比大、测量时间短等一
系列优点，应用最为普遍。
考虑材料内部热力学特性的同时，材料辐射率会受表面温度、粗糙度、氧化状态
等影响。K. Nakazawa
[8]
等人设计出一套系统，利用克里斯琴效应进行表面温度测量，
有效解决了热电偶高温下难以实现精确测温的问题。其装置可实现高温下对正常光谱
辐射率、光学常数、以及样品厚度进行同时测量。 辐射率测量也会受实验测量环境的影响。针对此问题，实验常使用真空室。Leire
del Campo[9]
等人利用傅里叶红外光谱仪、真空室等设备设计了一套在可控大气环境下
测量红外光谱定向辐射率的装置，测试温度最高可达 1050K，并对不同样品进行了测
试，测试结果与现有资料很好地吻合，减小了背景辐射对实验造成的影响。
在此基础上，O. Rozenbaum[10]
等人选择使用二氧化碳激光进行加热，使样品加热
温度提高到 600K 至 3000K，并对二氧化硅、氧化铝、氧化镁等样本进行实验，实验
结果与基尔霍夫定律良好吻合。
1.2.2 国内研究现状
相比于国外，国内针对耐高温结构陶瓷辐射特性测量方向的研究时间较短，成果
较少，主要集中于利用傅里叶红外光谱仪测量辐射率的方法。杨钧、汤大新[11]
等人使
用傅里叶变换红外光谱仪，采用逼近方法，利用其可通过能量来监测温度的特点，对
灰体和少量非灰体样品进行了光谱比辐射率和样品表面温度的双色互补测量，解决了
温度和比辐射率相互依赖，而使测量发生困难的问题，得到了满意的实验结果。
谭洪[12]
等人利用能量法，使用傅里叶红外光谱仪开展了光谱辐射率测量试验，分
析了光谱仪校准方法，并测量了在不同温度下铜的法向光谱辐射率，结果显示其光谱
辐射率随温度升高整体上升，随波长增加整体降低。
1.2.3 计算传热学的发展
相比于传统的实验测量辐射率的方法，利用计算机计算辐射率是其重要的补充和
发展。数值计算辐射率依托于计算传热学，又称数值传热学，已成为传热学的一个新
分支。近 40 年来，计算机技术的迅速发展大大推动了计算传热学的发展，计算传热
学以传热现象为研究对象，以合理的数学模型与离散方法作为出发点，以电子计算机
为研究手段，能以较少的费用和较短的时间预示出有实用价值的研究结果[13]。
对于半透明介质，其计算理论依据主要为热辐射传递方程和热辐射能量方程。计
算可以与实验结果相互验证。随着高速计算机发展和普及，计算传热学已成为半透明