專利名稱：法向發(fā)射率檢測(cè)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于功能型熱控材料研究領(lǐng)域，特別涉及一種用于檢測(cè)熱控涂層材料熱物性參數(shù)、太陽(yáng)吸收比、發(fā)射率等指標(biāo)的設(shè)備。
背景技術(shù)：
熱感受元件平面熱電堆的輸出信號(hào)O與輻射的能量成線性關(guān)系，Os、Ob分別代表待測(cè)試樣和絕對(duì)黑體在同一溫度下福射輸出信號(hào)，根據(jù)法向發(fā)射率的定義待測(cè)試樣表面法向發(fā)射率可簡(jiǎn)化為en = Os/Obo近年來(lái)隨著功能型熱控材料研究的廣泛開(kāi)展，研發(fā)新型熱控涂層材料及熱物性檢測(cè)技術(shù)是評(píng)價(jià)研究成功和質(zhì)量可靠性的重要手段之一。任何物體的輻射能量與在同一溫度下絕對(duì)黑體的輻射能量的比值，稱之為該物體的發(fā)射率。如果限定物體的輻射只有法向輻射能量與在同一溫度下絕對(duì)黑體的法向輻射能量之比，可稱為法向發(fā)射率e n。目前，國(guó)內(nèi)熱物性檢測(cè)設(shè)備，通常包括步進(jìn)位移機(jī)構(gòu)、測(cè)量系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)。其中測(cè)量系統(tǒng)是將熱感受元件平面熱電堆安裝到感受腔中，感受腔在步進(jìn)位移機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下對(duì)待測(cè)試樣腔、零點(diǎn)校正腔和絕對(duì)黑體腔進(jìn)行信號(hào)測(cè)量；加熱系統(tǒng)一般采用電加熱方式，分別對(duì)待測(cè)試樣腔和絕對(duì)黑體腔進(jìn)行加熱，加熱過(guò)程中采用溫控儀表進(jìn)行溫度的設(shè)定和控制。在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，步進(jìn)位移機(jī)構(gòu)在驅(qū)動(dòng)感受腔運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生熱量，而熱感受元件對(duì)其附近的溫度變化非常敏感，隨著測(cè)量的進(jìn)行，所得測(cè)量結(jié)果精度會(huì)逐步下降；零點(diǎn)校正腔沒(méi)有冷卻裝置，在外界環(huán)境變化和設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生熱量的影響下，其不能與感受腔保持溫度的一致性，使得熱感受元件無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正準(zhǔn)確的零點(diǎn)校正。設(shè)備采用電加熱的方式時(shí)，由于是對(duì)待測(cè)試樣腔和絕對(duì)黑體腔分別進(jìn)行加熱和控制，由于儀表精度和外界因素等多方面影響，二者的溫度很難達(dá)到原理中同一溫度的要求，即便儀表顯示的溫度相同，也可能因測(cè)溫元件和儀表精度問(wèn)題和真正的溫度有區(qū)別，而溫度的不同會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果的精度產(chǎn)生一定影響。電加熱的方式還容易因散熱及外界環(huán)境因素的影響產(chǎn)生溫度的波動(dòng)，使得測(cè)量結(jié)果不穩(wěn)定。因此，目前國(guó)內(nèi)的熱物性檢測(cè)設(shè)備基本存在著測(cè)量系統(tǒng)不穩(wěn)定，測(cè)溫精度不夠的問(wèn)題，迫切需要改進(jìn)。國(guó)外的熱物性檢測(cè)主要用于航天飛機(jī)等的涂層材料研制、檢測(cè)，相關(guān)內(nèi)容保密，未見(jiàn)公開(kāi)使用和文獻(xiàn)報(bào)道。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種系統(tǒng)穩(wěn)定，高測(cè)量精度的熱物性檢測(cè)設(shè)備。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是法向發(fā)射率檢測(cè)設(shè)備，包括步進(jìn)位移機(jī)構(gòu)、測(cè)量系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)；其中測(cè)量系統(tǒng)包括冷水恒溫槽、感受腔、冷腔體、熱感受元件和零點(diǎn)校正腔；冷水恒溫槽通過(guò)冷卻水循環(huán)管路將感受腔、冷腔體和零點(diǎn)校正腔串聯(lián)成循環(huán)回路；熱感受元件平面熱電堆安裝在感受腔中，元件下面用非金屬墊圈與感受腔隔開(kāi)，上面用非金屬螺紋壓母將其壓緊；加熱系統(tǒng)包括熱水恒溫槽、熱水循環(huán)管路、待測(cè)試樣腔體和絕對(duì)黑體腔；熱水恒溫槽通過(guò)熱水循環(huán)管路將待測(cè)試樣腔體和絕對(duì)黑體腔串聯(lián)成循環(huán)回路；步進(jìn)位移機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)感受腔和冷腔體在待測(cè)試樣腔體、零點(diǎn)校正腔和絕對(duì)黑體腔之間做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并在每個(gè)腔體下停留設(shè)定的相應(yīng)時(shí)間以便進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量；數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)記錄熱感受元件所測(cè)量的待測(cè)試樣腔體、零點(diǎn)校正腔和絕對(duì)黑體腔中的熱輻射輸出信號(hào)。所述測(cè)量系統(tǒng)中的冷水恒溫槽提供5-20°C的恒溫冷卻水。所述加熱系統(tǒng)中的熱水恒溫槽能夠提供20_90°C的恒溫?zé)崴?。所述熱水循環(huán)管路、待測(cè)試樣腔體和絕對(duì)黑體腔外部均做保溫層。 所述測(cè)量系統(tǒng)中熱感受元件上下兩面的非金屬墊圈和螺紋壓母材質(zhì)為尼龍1010。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是I.本實(shí)用新型的測(cè)量系統(tǒng)能夠提高設(shè)備的測(cè)量精度和穩(wěn)定性。在設(shè)備運(yùn)行之前，設(shè)置好冷水恒溫槽的溫度，冷卻水循環(huán)一定時(shí)間后，感受腔、冷腔體和零點(diǎn)校正腔三者冷卻并溫度均衡；在此后的數(shù)據(jù)測(cè)量階段中，通過(guò)感受腔存在冷卻水的隔離步進(jìn)位移機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)熱量對(duì)熱感受元件產(chǎn)生的影響將會(huì)很??；零點(diǎn)校正腔內(nèi)冷卻水的存在，為熱感受元件提供了一個(gè)同一溫度下的零點(diǎn)校正源，很大提高了校正精度；冷腔體內(nèi)冷卻水的存在為熱感受元件進(jìn)行測(cè)量提供了一個(gè)與感受腔相同溫度的測(cè)量通道，大大減少了外界環(huán)境因素對(duì)測(cè)量精度的影響，進(jìn)一步提高了整體的測(cè)量精度和穩(wěn)定性。2.本實(shí)用新型中加熱系統(tǒng)的熱水恒溫槽能夠提供穩(wěn)定溫度的熱循環(huán)水，熱水循環(huán)管路、待測(cè)試樣腔體和絕對(duì)黑體腔外部均做保溫層，很好地緩解散熱對(duì)溫度均勻性的影響；設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中熱水循環(huán)一直運(yùn)行，防止了因環(huán)境因素導(dǎo)致的溫度波動(dòng)，使得待測(cè)試樣腔體和絕對(duì)黑體腔能夠很好的實(shí)現(xiàn)溫度的一致性要求。3.熱感受元件上下兩面的非金屬墊圈和螺紋壓母材質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)很小，延緩了感受腔溫度變化及外界環(huán)境變化對(duì)熱感受元件的傳導(dǎo)，避免了數(shù)據(jù)測(cè)量的波動(dòng)，提高了設(shè)備穩(wěn)定性。

圖I為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。如圖I所示，本實(shí)用新型的法向發(fā)射率檢測(cè)設(shè)備，包括步進(jìn)位移機(jī)構(gòu)、測(cè)量系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)。其中測(cè)量系統(tǒng)包括冷水恒溫槽11、感受腔10、冷腔體6、熱感受元件8和零點(diǎn)校正腔4。加熱系統(tǒng)包括熱水恒溫槽I、熱水循環(huán)管路2、待測(cè)試樣腔體3和絕對(duì)黑體腔5。待測(cè)試樣腔體3、零點(diǎn)校正腔4和絕對(duì)黑體腔5位于設(shè)備上部；感受腔10和冷腔體6在步進(jìn)位移機(jī)構(gòu)13的驅(qū)動(dòng)下分別測(cè)量待測(cè)試樣腔3、零點(diǎn)校正腔4和絕對(duì)黑體腔5。冷水恒溫槽11和熱水恒溫槽I位于設(shè)備外部。冷水恒溫槽11通過(guò)冷卻水循環(huán)管路12將感受腔10、冷腔體6和零點(diǎn)校正腔4串聯(lián)成循環(huán)回路，在冷水恒溫槽11的作用下使得感受腔10、冷腔體6和零點(diǎn)校正腔4達(dá)到設(shè)定的冷卻溫度。本實(shí)用新型測(cè)量系統(tǒng)中的冷水恒溫槽11提供5-20°C的恒溫冷卻水。熱感受元件8安裝在感受腔10中，熱感受元件8下面用非金屬墊圈9與感受腔10隔開(kāi)，上面用非金屬螺紋壓母7將其壓緊。本實(shí)用新型測(cè)量系統(tǒng)中熱感受元件8上下兩面的非金屬墊圈和螺紋壓母材質(zhì)為尼龍1010。熱水恒溫槽I通過(guò)熱水循環(huán)管路2將待測(cè)試樣腔體3和絕對(duì)黑體腔5串聯(lián)成循環(huán)回路，通過(guò)包裹保溫層14對(duì)熱水循環(huán)管路2、待測(cè)試樣腔體3和絕對(duì)黑體腔5進(jìn)行保溫，減少散熱引起的溫度波動(dòng)。數(shù)據(jù)測(cè)量過(guò)程中熱水恒溫槽I持續(xù)運(yùn)行，循環(huán)加熱測(cè)試樣腔體3和絕對(duì)黑體腔5，保證其溫度一致性的要求。本實(shí)用新型加熱系統(tǒng)中的熱水恒溫槽夠提供20-90°C的恒溫?zé)崴２竭M(jìn)位移機(jī)構(gòu)13驅(qū)動(dòng)感受腔10和冷腔體6在待測(cè)試樣腔3、零點(diǎn)校正腔4和絕對(duì)黑體腔5之間做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并在每個(gè)腔體下停留設(shè)定的相應(yīng)時(shí)間以便進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量。數(shù)據(jù) 記錄系統(tǒng)15記錄感受腔10內(nèi)的熱感受元件平面熱電堆測(cè)量待測(cè)試樣腔體3、零點(diǎn)校正腔4和絕對(duì)黑體腔5中的熱輻射輸出信號(hào)，并根據(jù)法向發(fā)射率公式計(jì)算出待測(cè)試樣的法相發(fā)射率。通過(guò)本實(shí)用新型所示的法相發(fā)射率測(cè)試設(shè)備，能夠?yàn)闊峥赝繉硬牧蠝y(cè)量出精度非常高的法相發(fā)生率數(shù)值，為生產(chǎn)或科研研究提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)依據(jù)。設(shè)備測(cè)量一定次數(shù)或時(shí)間后，需要設(shè)備停機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)冷卻，從而更好的保證測(cè)量精度和穩(wěn)定性。當(dāng)然，對(duì)本實(shí)用新型的各組成部件、位置關(guān)系及連接方式在不改變其功能的情況下，進(jìn)行的等效變換或替代，也落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。本實(shí)用新型說(shuō)明書(shū)未公開(kāi)的技術(shù)屬本領(lǐng)域公知技術(shù)。
權(quán)利要求1.法向發(fā)射率檢測(cè)設(shè)備，其特征在于包括步進(jìn)位移機(jī)構(gòu)(13)、測(cè)量系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)；其中測(cè)量系統(tǒng)包括冷水恒溫槽(11)、感受腔(10)、冷腔體￠)、熱感受元件(8)和零點(diǎn)校正腔(4);冷水恒溫槽(11)通過(guò)冷卻水循環(huán)管路將感受腔(10)、冷腔體(6)和零點(diǎn)校正腔(4)串聯(lián)成循環(huán)回路；熱感受元件(8)安裝在感受腔(10)中，元件下面用非金屬墊圈與感受腔(10)隔開(kāi)，上面用非金屬螺紋壓母將其壓緊；加熱系統(tǒng)包括熱水恒溫槽(I)、熱水循環(huán)管路(2)、待測(cè)試樣腔體(3)和絕對(duì)黑體腔(5);熱水恒溫槽(I)通過(guò)熱水循環(huán)管路(2)將待測(cè)試樣腔體(3)和絕對(duì)黑體腔(5)串聯(lián)成循環(huán)回路；步進(jìn)位移機(jī)構(gòu)(13)驅(qū)動(dòng)感受腔(10)和冷腔體(6)在待測(cè)試樣腔體(3)、零點(diǎn)校正腔⑷和絕對(duì)黑體腔(5)之間做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并在每個(gè)腔體下停留設(shè)定的相應(yīng)時(shí)間以便進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量；數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)(15)記錄熱感受元件(8)所測(cè)量的待測(cè)試樣腔體(3)、零點(diǎn)校正腔(4)和絕對(duì)黑體腔(5)中的熱輻射輸出信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的法向發(fā)射率檢測(cè)設(shè)備，其特征在于所述熱水循環(huán)管路⑵、待測(cè)試樣腔體(3)和絕對(duì)黑體腔(5)外部均有保溫層。
3.根據(jù)權(quán)利要求I的法向發(fā)射率檢測(cè)設(shè)備，其特征在于所述測(cè)量系統(tǒng)中熱感受元件(8)上下兩面的非金屬墊圈和螺紋壓母的材質(zhì)為尼龍1010。
專利摘要本實(shí)用新型的法向發(fā)射率檢測(cè)設(shè)備，包括步進(jìn)位移機(jī)構(gòu)、測(cè)量系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)；其中測(cè)量系統(tǒng)包括冷水恒溫槽(11)、感受腔(10)、冷腔體(6)、熱感受元件(8)和零點(diǎn)校正腔(4)；加熱系統(tǒng)包括熱水恒溫槽(1)、熱水循環(huán)管路(2)、待測(cè)試樣腔體(3)和絕對(duì)黑體腔(5)；步進(jìn)位移機(jī)構(gòu)(13)驅(qū)動(dòng)感受腔(10)和冷腔體(6)在待測(cè)試樣腔體(3)、零點(diǎn)校正腔(4)和絕對(duì)黑體腔(5)之間做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并在每個(gè)腔體下停留設(shè)定的相應(yīng)時(shí)間以便進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量；數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)(15)記錄熱輻射輸出信號(hào)。本實(shí)用新型提高了法向發(fā)射率的測(cè)量精度和測(cè)量穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)G01N25/20GK202794079SQ20122022651
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者谷有旺, 王海峰, 馬燕生, 宗文波, 李強(qiáng), 楊輝 申請(qǐng)人:北京星達(dá)科技發(fā)展有限公司