54 光热辐射测量技术PPT课件
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光辐射测量-第二章照明光源讲义复旦教材
SOX SOX-E
2.2白炽灯
GLS 灯
玻壳 清光型, 钠钙玻璃 也有磨沙型，乳白型，彩泡型，镜面反射型 起保护钨丝作用
填充气体 减少钨的蒸发率
惰性气体(Ar , N2)
灯丝 钨丝, 发光体
灯座 引线
反射型灯泡
泡壳形状特殊 – 吹制的泡壳 – 碗状反射罩 – 压制玻璃
内置铝反射罩 可选择光束角度 在灯寿命期间，光输出
•盒式灯头 通常加一前置玻璃以保护反射罩和减少 紫外辐射
卤钨灯特性与应用
特性 暖色调 ,Tc 2800K - 3000K 高显色指数 , Ra =100 寿命增加到 2000-4000 hrs
应用:
双端灯: 泛光照明等室外照明 低压灯: 室内应用领域，象商店， 旅馆，家庭等。这些地方主要考虑较 高的显色性和暖色调。
节能型卤钨灯
涂有红外反射膜的新型卤钨灯
1、现已采用TiO2/SiO2膜系 替代原来的ZnS/MgF2 2、用双面膜代替单面膜 结论：节电10%以上
节能型卤钨灯
采用红外反射膜可以将光效提高15％－20％
2.3气体放电灯
气体放电: 特性
•气体放电 : • 电流通过两固体阴极间的气体. •电流载体是填充气体中的带电粒子
光的产生
光致发光
荧光发光
某些固体受到高速电子或辐射冲 击时将产生可见光辐射
磷光现象
激发辐射消失以后辉光仍然存在 的现象
主要光源(人造)
固体
热辐射
白炽灯
气体
选择性辐射 + 发光
气体放电灯
灯的种类
白炽灯 气体放电灯
汞灯
金卤灯
钠灯
白炽灯
低压汞灯
高压汞灯
知识点：热辐射PPT
知识点：热辐射
热量传递的第三种基本方式是热辐射。 1.热辐射的概念 热辐射是指依靠物体的表面向外发射电磁波传递热量的 热量传递过程。 发射辐射能是各类物质的固有特性，所有温 度大于0K的实际物体都具有发射电磁波的能力，并且温度越 高，发射电磁波的能力越强。各物体表面间相互辐射、吸收 的总效果称辐射换热。 2.热辐力及绝对黑体辐射力的计算 物体单位表面积，在单位时间内所辐射出的全部波长范 围内的总能量称为物体的辐射力。用符号E表示，单位W/m2。 它的大小与物体表面性质及温度有关。 对于绝对黑体（一种理想的热辐射表面，能全验证实，它的辐射力Eb与热力学温度 的四次方成正比，即 4 T W/m2 （1） Eb Cb 100 式中 Eb—绝对黑体的辐射力，W/m2； Cb—绝对黑体辐射系数，Cb=5.67W/m2.K4； T—热力学温度，K。 以上简单介绍了导热、对流和热辐射三种热量传递的基 本方式。在实际问题中，这三种热量传递方式往往不是单独 出现，而是两种或三种同时作用于同一热量传递现象中，所 以我们应弄清楚有哪些热量传递方式在起作用，再按每一种 热量传递方式的规律进行计算。
热量传递的第三种基本方式是热辐射。 1.热辐射的概念 热辐射是指依靠物体的表面向外发射电磁波传递热量的 热量传递过程。 发射辐射能是各类物质的固有特性，所有温 度大于0K的实际物体都具有发射电磁波的能力，并且温度越 高，发射电磁波的能力越强。各物体表面间相互辐射、吸收 的总效果称辐射换热。 2.热辐力及绝对黑体辐射力的计算 物体单位表面积，在单位时间内所辐射出的全部波长范 围内的总能量称为物体的辐射力。用符号E表示，单位W/m2。 它的大小与物体表面性质及温度有关。 对于绝对黑体（一种理想的热辐射表面，能全验证实，它的辐射力Eb与热力学温度 的四次方成正比，即 4 T W/m2 （1） Eb Cb 100 式中 Eb—绝对黑体的辐射力，W/m2； Cb—绝对黑体辐射系数，Cb=5.67W/m2.K4； T—热力学温度，K。 以上简单介绍了导热、对流和热辐射三种热量传递的基 本方式。在实际问题中，这三种热量传递方式往往不是单独 出现，而是两种或三种同时作用于同一热量传递现象中，所 以我们应弄清楚有哪些热量传递方式在起作用，再按每一种 热量传递方式的规律进行计算。
光发射热辐射讲解课件
光热治疗
光热治疗是一种新型的肿瘤治疗方法。通过将光能转化为热能，使肿瘤组织受到高温损 伤，从而达到治疗肿瘤的目的。在这一过程中，光发射热辐射起到了至关重要的作用。
04 光发射热辐射的研究进展
光发射材料的研究进展
总结词
光发射材料是实现光发射热辐射的关键因素之一，其研究进展主要集中在提高光发射效率、优化材料性能和探索 新型光发射材料等方面。
高效热辐射技术的研发
高效热辐射技术的研发
为了实现更高效的热辐射技术，人们正在不断研发新的热辐射 技术，以提高热辐射的效率、降低能耗和减少环境污染。
高效热辐射技术的优势
高效热辐射技术具有更高的热能利用率、更低的能耗和更环保 等优势，能够更好地满足节能减排和可持续发展的需求。
高效热辐射技术的研发方向
目前，高效热辐射技术的研发主要集中在太阳能热利用、工业余 热回收和建筑节能等领域，这些领域的研究进展将为高效热辐射
未来，光发射与热辐射转换技术将朝着更高效率、更低能耗和更环保的方向发展，同时还 将不断探索新的应用领域和市场机会。
THANKS
热辐射的定义与特性
定义
热辐射是指物体因热而产生的电磁辐 射。
特性
热辐射具有光谱特性，与物体的温度 和物质组成有关。
光发射与热辐射的关系
光发射可以由物质内部的电子跃迁产 生，而热辐射则是由物体内部的热能 转化而来。
光发射和热辐射都是电磁辐射的不同 表现形式，具有相似的光谱特性和传 播方式。
02 光发射热辐射的物理机制
光发射的物理机制
光的产生
01
光发射是物质内部粒子从高能级跃迁到低能级时释放的能量以
光子的形式释放出来的过程。
光的吸收
02
物质吸收光子能量，使物质内部的粒子从低能级跃迁到高能级
光热治疗是一种新型的肿瘤治疗方法。通过将光能转化为热能，使肿瘤组织受到高温损 伤，从而达到治疗肿瘤的目的。在这一过程中，光发射热辐射起到了至关重要的作用。
04 光发射热辐射的研究进展
光发射材料的研究进展
总结词
光发射材料是实现光发射热辐射的关键因素之一，其研究进展主要集中在提高光发射效率、优化材料性能和探索 新型光发射材料等方面。
高效热辐射技术的研发
高效热辐射技术的研发
为了实现更高效的热辐射技术，人们正在不断研发新的热辐射 技术，以提高热辐射的效率、降低能耗和减少环境污染。
高效热辐射技术的优势
高效热辐射技术具有更高的热能利用率、更低的能耗和更环保 等优势，能够更好地满足节能减排和可持续发展的需求。
高效热辐射技术的研发方向
目前，高效热辐射技术的研发主要集中在太阳能热利用、工业余 热回收和建筑节能等领域，这些领域的研究进展将为高效热辐射
未来，光发射与热辐射转换技术将朝着更高效率、更低能耗和更环保的方向发展，同时还 将不断探索新的应用领域和市场机会。
THANKS
热辐射的定义与特性
定义
热辐射是指物体因热而产生的电磁辐 射。
特性
热辐射具有光谱特性，与物体的温度 和物质组成有关。
光发射与热辐射的关系
光发射可以由物质内部的电子跃迁产 生，而热辐射则是由物体内部的热能 转化而来。
光发射和热辐射都是电磁辐射的不同 表现形式，具有相似的光谱特性和传 播方式。
02 光发射热辐射的物理机制
光发射的物理机制
光的产生
01
光发射是物质内部粒子从高能级跃迁到低能级时释放的能量以
光子的形式释放出来的过程。
光的吸收
02
物质吸收光子能量，使物质内部的粒子从低能级跃迁到高能级
辐射监测技术方法PPT课件
8.1 前言
• 电离辐射环境监测可简称为辐射环境监测，它最早起 始于第二次世界大战期间，美国为了研制原子弹，在 汉福特建造了生产钚的反应堆，并用哥伦比亚河的水 来冷却反应堆部件，开始有流出物进入环境，由此引 起了人们对环境影响的关注，从此开始了辐射环境监 测的历史。后来的核试验、原子弹爆炸、温茨开尔和 三里岛事故又进一步把辐射环境监测的深度和广度推 进了一步。1986年的切尔诺贝利事故则把快速报警和 自动监测网络技术的重要性提高到新的高度。近年来， 随着核能的发展和世界冷战的结束，老一代核设施退 役的进程明显加速，公众的环境参与意识也有了极大 的提高，这不仅给环境监测提出了新的内容和要求， 而且更使环境监测的重要性突破了纯技术的范畴，改 善公众关系，提高公众信任度成为环境监测的重要任 务之一。
环境中最重要的天然放射性核素U，Th，Ra，K在一 些水体和土壤中的浓度值参见有关参考书。
8.2.2 环境中人工放射性
从环境监测所关心的角度来看，环境中的人工放 射性有以下几个主要来源： a)核试验沉降； b)核燃料循环和核能生产； c)放射性同位素和线射装置生产与应用； d)以核作为能源的太空飞行器或舰船事故。 以上各种人类活动所涉及的放射性核素种类和污染 物形态的差别是很大的，因此与此相关的环境监 测所关注的核素、监测范围和灵敏度等也会存在 很大差别。
国务院环境保护行政主管部门负责对核动力厂等重 要核设施实施监督性监测，并根据需要对其他核设施 的流出物实施监测”。
(2)从设施（或活动）的运行状态来 分，可以分为正常状态环境监测与事 故应急监测两大类。
(3)从运行阶段来分，可分为运行前 环境调查（或称本底调查）、运行环 境监测、退役环境监测（或称运行后 环境监测）。
在由宇宙射线感生的放射性核素中，比较重要的有 3H和14C等。其中由宇宙射线感生的氚量并不小，据估 计每年全球感生氚量约1.48×1017Bq，氚通过氧化或与
5.4 光热辐射测量技术
横向光热偏转
• 光热位移偏转：样品受强度调制的激光束 照射时，光吸收的存在将在样品内部产生 热波，从而使其表面发生周期形变，当另 一激光束入射形变区时，反射光线发生相 应偏转。 • 透射式光热偏转：综合利用热波在样品内 部形成的光学折射率变化和热波引起的样 品表面的热弹性变形效应。
5.4.5 热层析摄影术
• 定位裂纹位置； • 不同涂层厚度； • 材料特性（密度、厚度、孔隙度、内部结 构等）
5.4.2阶跃光热辐射测量技术
• 阶跃光热辐射测量/时变红外辐射测量：
– 用较低能量的辐射对试件持续加热；
• 激光作点热源或线热源，声光调制器作门控制信号。
– 观测加热过程或加热后温度随时间的变化；
• 测量某一时刻扫描线的温度分布；测量扫描线温度 随时间变化；测量某时刻整个平面的温度分布情况。
3 1 1 1 1 3 , T 1 1 , T 1 4 2 1
• 环境反射SR 测温中不变，M与外部反射无关
4 , T 1 2 , T 1
• 热图像的相位与外部的反射、非均匀照明及辐射率无关。
电阻的调制检测结果
热扩散波长及深度
• 热扩散波长：=(2k/c)2 • 此时热波的幅值衰减到原长的1/e. • K热导率；密度；c比热容；调制频率
– 装置：热源不同于脉冲辐射测量
热传递时间
• 热传递时间tT：观测区域中观测点的温度偏 离正常温度所需要的时间，与缺陷深度有 关。 • 例：涂层厚度对试件温度变化的影响。
热传递时间
• 说明： • 开始时所有曲线呈线性关系； • 随时间增加曲线开始低于半无限大情况— 基底热导率大于涂层；绝热基底正好相反。 • tT=0.36L2/ L涂层厚度； 吸收率
光辐射测量原理与技术——光探测器及其特性28页PPT
光辐射测量原理与技术——光探测器 及其特性
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
1
0
、
倚
南
窗
以
寄
傲
，
审
容
膝
之
易
安
。
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
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露
凝
无
游
氛
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天
高
风
景
澈
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7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
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嗟
身
后
名
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我
若
浮
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9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
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南
窗
以
寄
傲
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审
容
膝
之
易
安
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谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
光辐射测量-第二章照明光源复旦教材ppt课件
2、长余晖残光荧光灯
该灯是将长余晖荧光灯粉加涂在灯管内的普通荧光粉层下， 当供电停顿后一小时仍有微弱的光照射。这种荧光灯的残光发 光峰值为490nm，接近暗场所的光谱灵敏度的波长峰值507nm， 适宜于暗场所时照明
几种新型荧光灯
3、四基色荧光灯 添加红外线，适宜植物工场作近光照明
4、可变色荧光灯 经过控制电子的能量可实现气体原子的选择性激发
卤钨灯特性与运用
特性 暖颜色 ,Tc 2800K - 3000K 高显色指数 , Ra =100 寿命添加到 2000-4000 hrs 运用: 双端灯: 泛光照明等室外照明 低压灯: 室内运用领域，象商店， 旅馆，家庭等。这些地方主要思索较 高的显色性和暖颜色。
节能型卤钨灯
涂有红外反射膜的新型卤钨灯
从而改动发光的颜色。
高压汞蒸气放电灯 (HPMV)
高压汞灯: 概要
功率范围W
Lm 光输出范围
Lm/W 光效范围
Ra colour rendering
K 色温
HPLN 1000
50 58000
1800 58
36
HPLComf.
400
50 24000
2000 60
40
45
55
4000 3400
ML 500
高压弧光放电： 添加气体压强 气体温度高 管压降大 电弧长度短
气体放电灯:放电特性
负阻特性 ( 雪崩效应) 限流安装 - 补偿负阻特性 启动安装 -抑制启动时气体较冷条件 下的高电阻
灯的寿命
•技术寿命 : 灯点燃到不能任务的时间。 •平均寿命 :在测试当中，50%的灯不能任务时所 点燃的时间。 •经济寿命 : 当综合光输出下降到某一百分比时所 点燃的时间( 室外70% , 室内80% 是可接受的数据 )
该灯是将长余晖荧光灯粉加涂在灯管内的普通荧光粉层下， 当供电停顿后一小时仍有微弱的光照射。这种荧光灯的残光发 光峰值为490nm，接近暗场所的光谱灵敏度的波长峰值507nm， 适宜于暗场所时照明
几种新型荧光灯
3、四基色荧光灯 添加红外线，适宜植物工场作近光照明
4、可变色荧光灯 经过控制电子的能量可实现气体原子的选择性激发
卤钨灯特性与运用
特性 暖颜色 ,Tc 2800K - 3000K 高显色指数 , Ra =100 寿命添加到 2000-4000 hrs 运用: 双端灯: 泛光照明等室外照明 低压灯: 室内运用领域，象商店， 旅馆，家庭等。这些地方主要思索较 高的显色性和暖颜色。
节能型卤钨灯
涂有红外反射膜的新型卤钨灯
从而改动发光的颜色。
高压汞蒸气放电灯 (HPMV)
高压汞灯: 概要
功率范围W
Lm 光输出范围
Lm/W 光效范围
Ra colour rendering
K 色温
HPLN 1000
50 58000
1800 58
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HPLComf.
400
50 24000
2000 60
40
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4000 3400
ML 500
高压弧光放电： 添加气体压强 气体温度高 管压降大 电弧长度短
气体放电灯:放电特性
负阻特性 ( 雪崩效应) 限流安装 - 补偿负阻特性 启动安装 -抑制启动时气体较冷条件 下的高电阻
灯的寿命
•技术寿命 : 灯点燃到不能任务的时间。 •平均寿命 :在测试当中，50%的灯不能任务时所 点燃的时间。 •经济寿命 : 当综合光输出下降到某一百分比时所 点燃的时间( 室外70% , 室内80% 是可接受的数据 )
热辐射基础知识PPT课件
层次 光谱，定向
表4-1 常用材料表面黑度
数学表达式
成立条件
光谱，半球
漫射表面
全波段，半球
与黑体辐射处于热平衡或对漫灰表面
⑤ 温室效应：
当研究物体表面对太阳能的吸收时，一般不能把物体在常温下的发射率作为对太阳能的吸收比。
因为太阳辐射中可见光占了近一半能量，而大多数物体对可见光波的吸收表现出强烈的选择性。
21
第21页/共33页
热辐射换热计算
讨论：计算结果是钢板单位面积上辐射出去的能量，而不是辐射传热量。如果室内环境温度也是 27℃，那么钢板的辐射传热量是多少呢？
讨论：处于室温的房间墙面也会辐射换热。到底是获取还是散发辐射热量主要取决于人体皮肤温 度和墙面温度。
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热辐射换热计算
1
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热辐射定义和特点
2
第2页/共33页
热辐射定义和特点
3
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热辐射定义和特点
图1-1 电磁波的波谱
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黑体、白体和透明体
图2-1 物体对热辐射的 吸收、反射和穿透
5
第5页/共33页
黑体、白体和透明体
2. 黑体： 试验表明物体的辐射能力与温度有关，同一温度下不同物体的辐射与吸收本领也大不一样。在探 索热辐射规律的过程中，黑体（black body）这种理想物体的概念具有重大意义。 黑体，是一个理想化了的物体，它能够在任何温度下吸收外来的全部电磁辐射，并且不会有任何 的反射与透射。但黑体不见得就是黑色的，它可以放出电磁波，而这些电磁波的波长和能量则全 取决于黑体的温度，不因其他因素而改变。在室温下，黑体辐射的能量集中在长波电磁辐射和远 红外波段；当黑体温度到几百摄氏度之后，黑体开始发出可见光。以钢材为例根据温度的升高过 程，分别变为红色，橙色，黄色，当温度超过1300摄氏度时开始发白色和蓝色。当黑体变为白色 的时候，它同时会放出大量的紫外线。 黑体的吸收率α=1，这意味着黑体能够全部吸收各种波长的辐射能。尽管在自然界并不存在黑体， 但用人工的方法可以制造出十分接近于黑体的模型。黑体模型的原理如下：取工程材料（它的吸 收率必然小于黑体的吸收率）制造一个球壳形的空腔，使空腔壁面保持均匀的温度，并在空腔上 开一个小孔。射入小孔的辐射在空腔内要经过多次的吸收和反射，而每经历一次吸收，辐射能就 按照内壁吸收率的大小被减弱一次，最终能离开小孔的能量是微乎其微的，可以认为所投入的辐 射完全在空腔内部被吸收。所以，就辐射特性而言，小孔具有黑体表面一样的性质。值得指出的 是，小孔面积占空腔内壁总面积的比值越小，小孔就越接近黑体。若这个比值小于0.6%，当内壁 吸收率为60%时，计算表明，小孔的吸收率可达99.6%。应用这种原理建立的黑体模型，在黑体 辐射的实验研究以及为实际物体提供辐射的比较标准等方面都十分有用。
辐射测量与防护ppt课件
比释动能K
表征非带电粒子在考 察的体积内交给带电 粒子的能量
空气
任何介质
X、γ射线
非带电粒子辐射
C kg-1
Gy
R
rad
吸收剂量D 表征任何辐射在考 察的体积内被物质 吸收的能量
任何介质
任何辐射
Gy
rad
8
核辐射防护的目的与任务
目的
①提供保护人类的适当的标准而不过分限制
有益的引起照射的实践
②防止确定性效应的发生 ③减少随机性效应的发生率
2001
2002
2003
运行前
29
相关国际组织
国际辐射单位与测量委员会 ICRU （International Commission on Radiation Units and Measurements) 国际放射防护委员会 ICRP （International Commission on
Radiological Protection) 性质：非官方、非营利的国际学术团体 组织结构：主委会（main commission)
United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation
国际原子能组织机构 IAEA:
International Atomic Energy Agency
31
Committee 1: 辐射生物效应 Committee 2: 次级剂量限值 Committee 3: 医学中的防护 Committee 4: 委员会推荐的应用 Committee 5: 非人类生物效应（新增） 地位、作用：其出版物是各国制定法规的依据和参考；但不具有法规性质
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幅值变化：热扩散；
相位：热传播时间
5
输出参数确定
• 实测信号SM：物体辐射ST；环境反射SR • SM =i ST+(1-) SR • 为发射率，i照度
M { i3 , T S [ ( X 1 ) ( 1 ) S 3 ,R ( X 1 ) [ ] i1 , T ( S X 1 ) ( 1 ) S 1 ,R ( X 1 )2 ] { i} 2 , T S [ ( X 1 ) ( 1 ) S 2 ,R ( X 1 ) [ ] i4 , T S ( X 1 ) ( 1 ) S 4 ,R ( X 1 )2 ] } M 2 i 2 [ S 3 , T ( X 1 ) S 1 , T ( X 1 ) 2 ] 2 i 2 [ S 4 , T ( X 1 ) S 2 , T ( X 1 ) 2 ]
14
说明
• 阶跃光热辐射测量不需知道无缺陷区域的 性质，仅一次实验即可获得缺陷深度、热 性质信息。
• 阶跃光热辐射测量适合于变化较慢的检测， 而脉冲辐射测量适合变化较快的检测。
15
5.4.3 振动（超声）激励辐射测量
• 原理：在机械振动的作用下，在裂纹或分 层等缺陷处摩擦生热，机械能直接转换为 热能，在某一特定频率下振动与结构其他 部分无关，通过改变振动频率，热梯度出 现或消失
9
注意
• 空间分辨率随探测深度增加而降低； • 测量至少需要一个调制周期；
– 点加热、面激励源
• 对激励强度无要求
– 卤素灯、周期电流信号内部激励、超声波源内 部力学激励、
10
调制辐射测量的应用
• 定位裂纹位置； • 不同涂层厚度； • 材料特性（密度、厚度、孔隙度、内部结
构等）
11
5.4.2阶跃光热辐射测量技术
22
横向光热偏转
23
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
It'S An Honor To Walk With You All The Way
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
– 输入参数：幅值A,调制频率 – 输出参数：幅值、相位，调制频率 – 利用一个调制周期中试件表面等时间间距温度
的四个采样值进行估算。
4
输出参数确定
arctan S1 S 3 S2 S4
A S1 S3 2 S 2 S 4 2
T S1 S2 S3 S4 4
温度：红外辐射能量的大小；
• 热图像的相位与外部的反射、非均匀照明及辐射率无关。
6
电阻的调制检测结果
7
热扩散波长及深度
• 热扩散波长：=(2k/c)2 • 此时热波的幅值衰减到原长的1/e. • K热导率；密度；c比热容；调制频率
• 幅值热图像—深度范围等于热扩散波长； • 相位热图像—深度范围等于热扩散波长两
倍；
8
调制光热辐射测量装置
第5章 光热辐射测量技术
1
脉冲光热辐射测量法
• 包括对试件加热、用红外热成像设备记录 表面温度变化两个过程。
• 对试件加热后，试件温度发生变化，试件 表面下的缺陷使温度变化出现异常。缺陷 越深，温差出现越迟，温差也越小。
2
5.4 其他光热辐射测量技术
3
调制辐射测量技术
• 工作原理：基于试件中热波的产生。
• 环境反射SR 测温中不变，M与外部反射无关
ar c S S 4 3 ( (X X t1 1 ) ) a S S 1 2 n ( (X X 1 1 ) ) arS S c 4 3 ,,T T ( (tX X 1 1 a ) ) S S n 1 2 ,,T T ( (X X 1 1 ) )
• 优点：可在线检测大结构区域。
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ห้องสมุดไป่ตู้
超声红外热像技术装置图
• 超声发生器：电源、换能器（压电片、聚 能杆）
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说明
• 超声激励辐射测量可检测更深、更小的缺 陷：腐蚀、垂直裂纹、分层检测。
• 声源和试件需良好机械结合。
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5.4.5 光热偏转测量技术
• 当一束激光入射于样品时，样品吸收激光， 导致温度梯度分布，在加热区域伴随折射 率变化。若有另一光束通过该样品区域， 其传播特性会受到微扰，产生光束的发散 或偏转。前者称激光热透镜效应，后者称 激光光热偏转效应，总称激光诱导光热效 应。
热传递时间
• 热传递时间tT：观测区域中观测点的温度偏 离正常温度所需要的时间，与缺陷深度有 关。
• 例：涂层厚度对试件温度变化的影响。
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热传递时间
• 说明： • 开始时所有曲线呈线性关系； • 随时间增加曲线开始低于半无限大情况—
基底热导率大于涂层；绝热基底正好相反。 • tT=0.36L2/ L涂层厚度； 吸收率
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• 样品热弹性变形； • 样品和近表面空气中的热透镜效应。变形面上反
射光束、折射率变化区域的透射光发生偏折。
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光热偏转技术的实施方案
• 横向法光热偏转方案 • 透射式光热偏转方案 • 反射式光热位移方案
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横向光热偏转
• 原理：用一束泵浦光加热材料表面，材料 吸收光能产生微弱升温效应，材料表面的 气体有一定的温度梯度分布，产生折射率 的梯度分布；另一探测光束通过折射率梯 度分布区域时，光线产生偏折，检测偏折 量检测材料表面温度变化，而温度变化与 材料次表面的缺陷相关，因而通过对材料 样品表面扫描检测可得到次表面缺陷图像。
• 阶跃光热辐射测量/时变红外辐射测量：
– 用较低能量的辐射对试件持续加热；
• 激光作点热源或线热源，声光调制器作门控制信号。
– 观测加热过程或加热后温度随时间的变化；
• 测量某一时刻扫描线的温度分布；测量扫描线温度 随时间变化；测量某时刻整个平面的温度分布情况。
– 装置：热源不同于脉冲辐射测量
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