发射率测定
发射率测试原理
发射率测试原理发射率是指物体发射辐射能量的能力,通常用单位面积上发射出的辐射能量与理想黑体单位面积上发射出的辐射能量相比来表示。
发射率是描述物体自发辐射特性的重要参数,对于许多工程与科研领域都有实际应用,比如热辐射传热、太阳能利用和红外遥感等。
发射率测试原理是通过测量物体辐射能量和黑体理论辐射能量的比值来确定物体的发射率。
黑体是指完全吸收所有辐射能量并以最大效率发射出来的理论对象。
虽然目前还没有真正的实物黑体,但理论上黑体具有100%的发射率。
为了测试物体的发射率,一种常用的方法是使用红外辐射测温仪。
这种仪器能够测量物体表面的红外辐射能量,并以数字显示或图像的形式呈现出来。
其测温原理是根据斯特法恩-玻尔兹曼定律,即物体的辐射能量与其温度的四次方成正比。
因此,通过测量物体的红外辐射能量,可以推算出物体的表面温度。
具体测试步骤如下:1.首先,需要选择一个适当的测试环境。
由于发射率受温度、表面粗糙度、物体材料和波长等因素的影响,因此测试时应保持稳定的环境条件。
2.将红外辐射测温仪对准待测物体的表面,并进行校准。
校准的目的是确保测温仪的准确性和稳定性。
一般来说,校准需要在已知温度的参考物体上进行。
3.测量物体的表面温度。
红外辐射测温仪通过测量物体表面的红外辐射能量来推算物体表面的温度。
测量时需要确保测温仪与物体的距离和角度适当,以获得准确的测量结果。
4.根据测量结果计算物体的发射率。
发射率通常用0到1的小数表示,1表示物体是一个理想的黑体,0表示物体是一个完全反射的白体。
计算公式为:ε=E/(σ*T^4)其中,ε表示物体的发射率,E表示物体表面的辐射能量密度,σ表示斯特法恩-玻尔兹曼常量,T表示物体的表面温度。
需要注意的是,由于所测量的物体是在真实环境中的物体,其表面温度可能会受到环境温度、辐射源的影响等因素的干扰。
因此,在测量和计算时,需要综合考虑其他因素对结果的影响。
总结起来,发射率测试是一种通过测量物体表面的红外辐射能量来确定其发射率的方法。
发射率检测方法
发射率检测方法一、国内外发射率检测现状表面辐射特性的研究工作可以追溯到十八世纪,早在1753年富兰克林就提出不同的物质具有不同的接受和发散热量能力的概念。
几百年来人们在理论上、实验中、工程上做了大量的研究工作。
随着辐射传热学、红外技术、太阳能研究、材料科学及黑体空腔理论等的发展,近五十年以来材料发射率的测量方法有了很大的进展。
目前在国际上已建立了分别适用于不同温度和状态以及不同物质的各种测试方法和装置。
(1)量热法量热法的基本原理是:一个热交换系统包含被测样品和周围相关物体,根据传热理论推导出系统有关材料发射率的传热方程,通过测量样品某些点的温度值得到系统的热交换状态,即能求得发射率。
量热法又分为稳态量热法和瞬态量热法。
Worthing的稳态加热法就是采用灯丝进行加热,测量精度达到了2%,但是样品制作复杂,且测量时间长。
瞬态法即采用激光或电流等瞬态加热技术,其代表是70年代美国NIST的基于积分球反射计法的脉冲加热瞬态量热装置,其测量速度快,测量上限高达4000℃,能精确测量多项参数,但是被测物必须是导体限制了其应用范围。
(2)反射率法反射率法基于的原理是对于不透明的样品,反射率+吸收率=1,将已知强度的辐射能量投射到透射率为0的被测面上,根据能量守恒定律和基尔霍夫定律,通过反射计求得反射能量,得到样品的反射率后即可换算成发射率。
常用的反射计有:Dunkle等人建立的热腔反射计,该方法能够测量光谱发射率但不适用于高温测量;意大利IMGC 的积分球反射计具有很宽的测量温度范围;激光偏振法只能用于测量光滑表面的发射率。
探测器工作原理图探测器组装图(3)辐射能量法法能量法的基本原理是直接测量样品的辐射功率,根据普朗克定律或斯蒂芬玻尔兹曼定律和发射率的定义计算出样品表面的发射率。
一般均采用能量比较法,即用同一探测器分别测量同一温度下绝对黑体及样品的辐射功率,两者之比就是材料的发射率值。
(1)独立黑体法:独立黑体法采用标准黑体炉作为参考辐射源,样品与黑体是各自独立的,辐射能量探测器分别对它们的辐射量进行测量。
发射率 测试原理
发射率测试原理发射率是描述材料表面热辐射性质的重要参数,其测试原理涉及多个方面。
本文将从测量原理、发射率计算、温度影响、材料特性、能量吸收、热辐射理论和实验方法等方面,详细介绍发射率测试原理。
1.测量原理发射率的测量主要基于热辐射原理,常用的测量方法有光捕捉和热成像。
光捕捉法通过捕获材料表面的反射光和透射光,计算出材料表面的发射率。
热成像法则是通过测量材料表面热辐射的分布情况,计算出材料表面的发射率。
2.发射率计算发射率的计算公式为:ε=(1-R)/(1-R+A),其中ε为发射率,R 为反射率,A为吸收率。
对于一些具有高反射率和高吸收率的材料,需要考虑多次反射和吸收对发射率的影响,此时需要采用更为复杂的计算公式。
3.温度影响温度对发射率具有较大影响,一般来说,随着温度的升高,发射率也会增大。
这是由于随着温度的升高,材料表面的分子振动加剧,导致热辐射增强。
为了准确测试不同温度下的发射率,需要在实验过程中控制温度,并对不同温度下的测试结果进行修正。
4.材料特性材料的特性对发射率有很大影响,如光学性质、热导率和比热容等。
光学性质包括表面粗糙度、透明度、颜色等,这些因素会直接影响光的反射、吸收和透射,从而影响发射率。
热导率和比热容则决定了材料在受到热量作用时的热传导和热吸收能力,进而影响发射率的测试结果。
5.能量吸收材料表面吸收的能量也会对发射率产生影响。
如果材料表面吸收的能量较多,会导致表面温度升高,从而使得热辐射增强,最终影响发射率的测试结果。
因此,在测试过程中,需要尽量减少外界能量的干扰,保证测试的准确性。
6.热辐射理论热辐射理论是研究发射率的基础之一,其涉及到电磁波和物质之间的相互作用。
根据普朗克辐射定律,物体在绝对零度以上的任何温度下都会向外辐射能量,其辐射的能量与温度、波长和物体的性质有关。
对于不同的材料和温度条件,需要采用不同的修正系数和方法来计算其发射率。
7.实验方法发射率的测试实验通常采用间接测量的方法,即通过测量材料的反射率、透射率和吸收率等参数来计算发射率。
荧光染料上染织物的荧光发射率测定
荧光染料上染织物的荧光发射率测定
荧光染料是一种具有荧光性质的染料,在织物上染色后,可呈现出鲜艳的颜色和明亮的荧光效果。
为了评估荧光染料在织物上的荧光发射率,需要进行测定实验。
测定荧光染料上染织物的荧光发射率的方法主要有两种:透射光法和反射光法。
透射光法是将光源照射于织物的背面,通过织物透射的荧光光谱来测定荧光发射率。
反射光法是将光源照射于织物的正面,通过织物反射的荧光光谱来测定荧光发射率。
在实验中,可选择适当的测量仪器,如荧光分光光度计或荧光显微镜。
在测量前,需要将荧光染料上染的织物样品进行处理,如剪裁成相同大小的矩形,将边缘封口以避免光线的漏射等。
测量时,先进行背景校正,然后将样品放置于测量仪器上,设置相应的波长范围和积分时间,并记录荧光光谱。
根据荧光光谱的数据,计算荧光发射率,并与其他样品进行比较。
通过荧光染料上染织物的荧光发射率测定,可以评估荧光染料在织物上的荧光效果,并为荧光染料的选用和应用提供参考。
- 1 -。
发射率测量实验报告
发射率测量实验报告发射率测量实验报告1. 引言发射率是物体表面发射热辐射的能力,它是研究热传导、热辐射等热力学问题的重要参数。
本实验旨在通过测量不同材料的发射率,探究不同因素对发射率的影响,并分析实验结果。
2. 实验原理发射率是指物体表面发射的热辐射能力与理想黑体表面的热辐射能力之比。
在实验中,我们使用了一个红外线辐射热流计来测量不同材料的发射率。
该热流计可以测量物体表面的热辐射功率,并通过与一个已知发射率的参考物体进行比较,得到待测物体的发射率。
3. 实验步骤3.1 实验准备将实验室温度调整至稳定状态,并确保实验室内无明显的热辐射源。
准备待测物体和参考物体,并确保它们的表面干净无污染。
3.2 测量参考物体的发射率将红外线辐射热流计对准参考物体的表面,记录下热流计的读数。
根据热流计的标定系数,计算得到参考物体的发射率。
3.3 测量待测物体的发射率将红外线辐射热流计对准待测物体的表面,记录下热流计的读数。
根据热流计的标定系数和参考物体的发射率,计算得到待测物体的发射率。
4. 实验结果与分析通过实验测量得到的发射率数据可以用于分析不同材料的热辐射特性。
我们选取了几种常见的材料进行实验,并得到了它们的发射率数据。
4.1 金属材料金属材料通常具有较低的发射率,这是因为金属表面存在自然氧化层,能够反射部分热辐射能量。
实验结果显示,铝和铁等金属材料的发射率较低,分别约为0.1和0.2。
4.2 无机非金属材料无机非金属材料的发射率通常较高,这是因为它们的表面较为粗糙,能够吸收更多的热辐射能量。
实验结果显示,陶瓷和玻璃等无机非金属材料的发射率较高,分别约为0.8和0.9。
4.3 有机材料有机材料的发射率通常介于金属材料和无机非金属材料之间。
实验结果显示,塑料和橡胶等有机材料的发射率约为0.5左右。
5. 结论通过本实验,我们成功测量了不同材料的发射率,并分析了不同因素对发射率的影响。
实验结果表明,金属材料的发射率较低,无机非金属材料的发射率较高,而有机材料的发射率介于两者之间。
材料发射率检测方法分析
材料发射率检测方法分析发布时间:2021-07-06T11:26:41.770Z 来源:《基层建设》2021年第10期作者: 1李世友 2魏雍[导读] 摘要:材料的发射率又叫辐射率或黑度系数,是表达材料表面辐射本领的物理量,是一项非常重要的热物性参数。
1浙江博瓦测控技术有限公司浙江温州 325000 2浙江华峰环保材料有限公司浙江温州 325000摘要:材料的发射率又叫辐射率或黑度系数,是表达材料表面辐射本领的物理量,是一项非常重要的热物性参数。
这种发射率不是物体的本身的参数,不仅与物质组有关,还与物体的表面的粗糙程度有关,是一种受很多因素影响的多元函数。
基于此,下文对材料发射率进行了具体论述,并且深入分析了几种材料发射率检测方法。
关键词:材料;发射率;检测方法前言:随着国防技术、材料技术以及能源技术的高数发展,对于发射材料发射率的检测提出了更高的要求。
表面发射率的具体研究工作早在18世纪就有人提出不同的物质具有不同的接受和散发热量的能力。
特别是从上世纪50年代开始,在多项科学技术的推动下,包括材料科学、空间技术、核能以及计算机技术等,材料发射率检测方法的研究也不断取得了显著成果。
1.材料发射率检测方法1.1量热法量热法根据热流状态可分为稳态量热法和瞬态量热法,是以一个包含被测样品以及周围相关物品的热交换系统,根据传热理论系统有关材料发射率的传热方程,测量样品某些点的温度值,确定系统的热交换状态为基本原理,从而求出发射率的一种检测方法。
1.1.1稳态量热法在材料研究领域,早在1941年,一位相关研究专家提出了一种简便的稳态量热法,即灯丝加热法,这种方法能够测量全长波长半球发射率,使测量过程比较简便,以至于近些年来,仍然有人采用这种方法测量材料的发射率。
使用稳态量热法,在装置精密且经过细致的调试后的基础上,检测精度可达到2%左右。
这种方法的测量适用范围比较广泛,适用于最低零下58摄氏度以及最高1000摄氏度的材料测量工作中,缺点在于只能用于测试全波长半球的发射率,而不能检测光谱或者定向发射率,样品的制作也相对于比较繁琐,检测环节耗用的时间比较长。
竹炭远红外发射率测定方法
竹炭的远红外发射率可以通过使用远红外光谱仪来测量。
这种测量方法的基本原理是使用远红外光谱仪发射一束远红外光线并将其照射到样品上,然后测量远红外光线在经过样品之后的强度。
根据样品对远红外光线的吸收程度,可以计算出样品的远红外发射率。
为了进行测量,需要准备以下材料和设备:
1.远红外光谱仪
2.竹炭样品
3.光学比较器
4.参考样品(通常为玻璃)
测量步骤如下:
1.将光学比较器放在远红外光谱仪前面,并将参考样品和竹炭样品
分别放在光学比较器的两个口之中。
2.使用远红外光谱仪发射远红外光线,并将其照射到参考样品上。
记录下参考样品的远红外发射率。
3.将光线照射到竹炭样品上,并记录下竹炭样品的远红外发射率。
4.使用以下公式计算竹炭样品的远红外发射率:远红外发射率=
(竹炭样品的远红外发射率- 参考样品的远红外发射率)。
远红外纺织品法向发射率检测 红外波长范围测试
远红外纺织品法向发射率检测在现代社会中,纺织品不仅仅是用来覆盖身体的物品,更是一种功能性的材料。
随着科技的进步,人们对纺织品的要求也越来越高,比如功能性、保暖性、舒适性等。
而远红外纺织品法向发射率检测,则成为了评估纺织品性能的关键指标之一。
本文将深入探讨远红外纺织品法向发射率检测,并从红外波长范围测试的角度展开讨论。
1. 远红外纺织品法向发射率概述远红外线是指波长在3-1000微米之间的红外线。
而远红外纺织品法向发射率检测,则是针对纺织品在远红外波长范围内,其对辐射能的吸收和发射能力进行测试和评估的过程。
法向发射率是指物体在特定波长下,对法线方向上辐射能流密度的比值,是表征物体辐射特性的重要参数。
一般来说,纺织品的法向发射率越高,代表着其对远红外线的吸收能力越低,反之亦然。
2. 红外波长范围测试红外波长范围是指电磁波谱中波长在700纳米到1毫米范围内的光波。
在红外波长范围测试中,我们可以通过仪器或设备来获取纺织品在不同波长下的法向发射率,并进而得出该纺织品在远红外线下的辐射特性。
在测试过程中,需要关注纺织品表面的反射、透射和吸收情况,以确定其在远红外波长范围内的法向发射率,并作出评估。
3. 远红外纺织品的意义与应用远红外纺织品法向发射率检测,能够帮助人们评估纺织品在远红外波长下的辐射特性,为纺织品的设计、生产和使用提供重要参考。
具有高法向发射率的纺织品,可以更好地反射、透射或吸收远红外线,从而在冬季保暖服装、户外运动装备等方面发挥作用。
远红外纺织品的应用前景广阔,不仅可以应用于服装、家纺、户外用品等领域,还可以拓展到医疗保健、纳米技术等领域。
4. 个人观点与理解对于远红外纺织品法向发射率检测这一话题,我认为其在纺织品领域的意义十分重大。
通过这项测试,我们可以更好地了解纺织品在远红外波长下的辐射特性,为纺织品的创新与应用提供有力支持。
在未来,随着科技的不断发展和创新,我相信远红外纺织品将会得到更广泛的应用,并为人们的生活和健康带来更多的便利与改善。
发射率的测量
·b (λ, 1 )
b λ,1 −b λ,2
(8)
(9)
四、能量法
四、能量法
具体实验步骤如下:
(1)样品安装好后从样品炉侧面插入一支校准过的热电偶进行温度测量;
(2)设定参考黑体温度500、600、700、800 ℃ ,在此温度下测量黑体的
光谱辐射能量,对光谱仪的R(λ)和S(λ)进行标定;
标的识别和热控问题;
(2)军事目标:导弹的火焰与蒙皮、发射车、坦克、飞机等,主要解
决红外制导和隐身问题;
研究背景
(3)遥感目标:地面、海洋、森林等,主要解决资源探测、灾情预报
等问题;
(4)民用领域:红外加热、食品烘干、医学理疗等,直接关系到人们
的日常生活和身体健康。
近年来,由于军事、国防 、材料及能源技术的快速发展,对发射率测
p
n
=1+ρ
其中p 为p方向偏振光强度;同理n 为n方向偏振光强度;ρ 为样品垂向发射率。
三、多波长法
多波长辐射测温法是在一个仪器中制成多个光谱通道,利用多个光谱
的物体辐射亮度测量信息,假定发射率和波长关系模型,经过数据处理得
到物体的温度和材料的光谱发射率。
这种方法不需要辅助设备和附加信息,最大优点是不需要特制试样,
分类及原理
材料的热辐射特在不同波长及不同方向上不同,因此,按波长范围可
分为光谱(或单色)及全波长发射率;按发射方向可分为方向、法向及半
球发射率。
根据不同的测量原理,通常将发射率测量方法分为量热法、反射率法、
辐射能量法及多波长测量法等。
一、量热法
量热法基本原理是:被测样品与周围相关物体共同组成一个热交换系
发射率的测量
专业:光学工程 姓名: 郭 亚 玭 学号: 15SD21113
目录
研究背景
分类及原理 总 结
研究背景
各种物质表面的发射率(也称辐射率、黑度系数等)是表征物质表面 辐射本领的物理量,是一项重要的热物性参数。在很多领域发挥着重要的 作用。例如:
(1)空间目标:卫星表皮、窗口材料、光学镜面等,主要解决空间目 标的识别和热控问题;
但是由于其理论还不够完备,测量精度还不高,目前还没有一种算法 可以适应所有材料。现在仪器水平为:温度范围常温~5000 ℃ 、波长数 4~35、发射率测量精度5%左右。
四、能量法
能量法的基本原理是直接测量样品的辐射功率,根据普朗克或斯蒂芬玻尔兹曼定律和发射率定义计算出样品表面发射率值。
由于目前辐射的绝对测量尚难达到较高精度,故通常采用能量比较法, 即在同一温度下用同一探测器分别测量绝对黑体及样品的辐射功率,两者 之比就是材料的发射率值。近年来国内外广泛采用傅里叶分析光谱仪进行 测量,优点是测量的光谱范围较宽,约为2~28μm,温度范围为室温至3000 ℃。
总结
综上所述,目前发射率测量有以下4个特点: 1、多种方法并存,没有一种测量方法能取得主导地位; 2、没有国际标准建立,缺乏国际之间对比缺乏权威数据库的建立,未来会 逐步建立某领域内的专业数据库,同时推进国际合作和国际比对工作; 3、实验室测量方面用傅里叶光谱分析仪来构成测试系统将成为主流和趋势; 4、在线测量采用多波长高温计将成为一个最重要的发展方向。
一、量热法
量热法基本原理是:被测样品与周围相关物体共同组成一个热交换系 统,根据传热理论推导出系统有关材料发射率的传热方程,再测出样品有 关点的温度值,就能确定系统的热交换状态,从而求出样品发射率。按热 交换系数可分为稳态法及瞬态法两大类 。 (1)常用的稳态量热法是灯丝加热法,该方法测温范围宽,为-50~1000 ℃ 。但只能测全波长半球发射率,不能测量光谱或定向发射率。 (2)瞬态量热法采用瞬态加热技术(如激光、电流等),使试样温度急 剧升高,通过测量试样温度、加热功率等参数,再结合辅助设备测量物体 的发射率。优点有:设备相对简单,测量速度快,测温上限高(4000 ℃以 上),精度高,缺点是只能测导体材料。
发射率的测量课件
在环境监测中的应用
温室效应研究
在大气中,气体分子和气溶胶颗粒的发射率对温室效应有重 要影响。测量这些物质的发射率有助于研究温室效应及其对 气候变化的影响。
环境质量监测
通过测量环境中的发射率,可以监测空气质量、水体污染等 情况。例如,测量水体中不同物质的发射率可以评估水体的 清澈度和污染程度。
THANKS
实验结果的处理和分析
数据整理
整理实验过程中记录的数据,确保准 确无误。
误差分析
撰写详细的实验报告,包括实验目的 、方法、结果和结论等,以便对实验 过程进行回顾和总结。
结果分析
根据实验数ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ,分析发射率的变化趋 势和影响因素,得出结论。
报告撰写
对实验误差进行分析,找出误差来源 ,提高实验的准确性和可靠性。
物体表面的粗糙度、涂层 和污染会影响其发射率, 因此需要保持表面清洁和 光滑。
方向性
物体的发射率会随着观测 角度的变化而变化,因此 需要在不同角度下进行测 量。
03
发射率测量的实验设备
发射率测量仪器的种类
红外发射率测量仪
用于测量物体在红外波段的发射 率,通过比较物体和黑体在相同 温度下的辐射,得到物体的发射
确性。
04
发射率测量的实验步骤
实验前的准备
实验器材准备
准备发射率测量所需的仪 器和设备,如发射率测量 仪、黑体空腔、恒温水槽 、热电偶等。
实验原理学习
了解发射率的定义、影响 因素以及测量原理,为实 验操作和结果分析打下基 础。
实验环境设置
确保实验室环境安静、整 洁,避免外界干扰对实验 结果的影响。
测量原理
测量步骤
将待测物体放入高温炉中加热,然后 测量加热前后的辐射光谱,最后根据 加热前后的光谱变化计算出物体的体 积发射率。
发射率
测量仪器因素:测量仪器因素主要包括目标源反射辐射、光学系统和硬 件处理电路这三个方面。对目标源反射辐射,主要是有些待测目标温度 高达几千度,由它们引起的反射辐射较大,通常可用水冷遮板抑制这类 影响。对于光学系统的影响主要是光学器件的光学性能引起的,光学系 统中其它任何一种光学器件都会存在这些误差,通常可选用性能更好的 光学器件或改良测量方法来有效减小这类影响。对硬件处理电路可通过 选择精度更高的探测器,A/D转换,放大电路等。
Hale Waihona Puke 由于待测样品的温度T(大于500
℃)远大于测量环境的温度 T sur
,则
L
b
>>
Lb(,Tsur),故(4-
6)式中右边的第二项可以忽略不计,上式可以进一步简化为
L e (,m)e (a ,T s )L b L e
(4-7)
故探测黑体的探测器接收到的辐射能 P 1为
P 14(D f')2A12 L b(,me)d ans
发射率是指物体在某一温度T时的辐射能量与同温度下黑 体的相应辐射量的比值,由此可定义出光谱发射率、半球 发射率、方向发射率等 。
测量材料发射率的一些方法:能量法、反射法、量热法、 多波长法、傅里叶红外光谱法。
基尔霍夫定律:同温度下,各种不同物体对相同波长的单射辐射出射度与单射 吸收之比值都相等,并等于该温度下黑体对同一波长的单射辐射出射度。
L b (,m)( e,a T ) s L b L b e L b s
发射率检测方法
发射率检测方法一、国内外发射率检测现状表面辐射特性的研究工作可以追溯到十八世纪,早在1753年富兰克林就提出不同的物质具有不同的接受和发散热量能力的概念。
几百年来人们在理论上、实验中、工程上做了大量的研究工作。
随着辐射传热学、红外技术、太阳能研究、材料科学及黑体空腔理论等的发展,近五十年以来材料发射率的测量方法有了很大的进展。
目前在国际上已建立了分别适用于不同温度和状态以及不同物质的各种测试方法和装置。
(1)量热法量热法的基本原理是:一个热交换系统包含被测样品和周围相关物体,根据传热理论推导出系统有关材料发射率的传热方程,通过测量样品某些点的温度值得到系统的热交换状态,即能求得发射率。
量热法又分为稳态量热法和瞬态量热法。
Worthing的稳态加热法就是采用灯丝进行加热,测量精度达到了2%,但是样品制作复杂,且测量时间长。
瞬态法即采用激光或电流等瞬态加热技术,其代表是70年代美国NIST的基于积分球反射计法的脉冲加热瞬态量热装置,其测量速度快,测量上限高达4000℃,能精确测量多项参数,但是被测物必须是导体限制了其应用范围。
(2)反射率法反射率法基于的原理是对于不透明的样品,反射率+吸收率=1,将已知强度的辐射能量投射到透射率为0的被测面上,根据能量守恒定律和基尔霍夫定律,通过反射计求得反射能量,得到样品的反射率后即可换算成发射率。
常用的反射计有:Dunkle等人建立的热腔反射计,该方法能够测量光谱发射率但不适用于高温测量;意大利IMGC 的积分球反射计具有很宽的测量温度范围;激光偏振法只能用于测量光滑表面的发射率。
探测器工作原理图探测器组装图(3)辐射能量法法能量法的基本原理是直接测量样品的辐射功率,根据普朗克定律或斯蒂芬玻尔兹曼定律和发射率的定义计算出样品表面的发射率。
一般均采用能量比较法,即用同一探测器分别测量同一温度下绝对黑体及样品的辐射功率,两者之比就是材料的发射率值。
(1)独立黑体法:独立黑体法采用标准黑体炉作为参考辐射源,样品与黑体是各自独立的,辐射能量探测器分别对它们的辐射量进行测量。
实验 中温法向发射率测定实验
实验 中温法向发射率测定实验一、实验目的1. 了解测量物体表面法向辐射率的基本原理,加深对法向辐射的理解;2. 巩固热电偶测温的应用技术;3. 熟悉仪器及操作步骤,测定典型辐射表面的法向辐射率。
二、实验原理将热源和传导体加热到一定温度,热源法向辐射的热量被受体吸收,使受体升温,通过与热源、传导体和受体相连接的热电偶测量得到被测点的温度,再利用温度与发射率之间的关系式(1),可计算出辐射率:4404400()()T T T T T T εε∆-=∆-源受受测源受 (1)式中:0ε—相对黑体的黑度,可假设为1; ε受—待测物体(受体)的黑度;T ∆受—受体与环境的温差;T 源—受体为相对黑体时热源的绝对温度; 0T ∆—黑体与环境的温差; T 测源—受体为被测物体时热源的绝对温度; 0T —相对黑体的绝对温度;T 受—待测物体(受体)的绝对温度。
公式的推导如下:2Q 1Q待测物体(受体)<———黑体圆筒<———热源由n 个物体组成的辐射换热系统中,利用净辐射法,可以求物体i 的纯换热量:nneti absi ei i efk i k i bi i 1(d )d k Q Q Q d FK k k F E F ϕε==-=-∑⎰(2)式中:neti Q —i 面的净辐射换热量;absi Q —i 面从其他表面的吸热量;ei Q —i 面本身的辐射热量;i ε—i 面的黑度;i (d )k ϕ—k 面对i 面的角系数;efk E —k 面的有效辐射力; bi E —i 面的辐射力; i d —i 面的吸收率;i F —i 面面积根据本实验的设备情况,可作如下假设: 1) 热源1、传导圆筒2为黑体。
2) 热源1、传导圆筒2、待测物体(受体)3表面上的温度均匀。
据此,公式(2)可写为net33b111,3b222,33b33()Q a E F E F E F ϕϕε=+-因为13F F =,33a ε=,1,22,3ϕϕ=,又根据角系数的互换性22,333,2F F ϕϕ=,可得到:net333b11,3b21,23b33b11,3b21,2b33()()q E E E E E E F ϕεφφεεφφ==+-=+-(3)由于受体3与环境主要以自然对流方式换热,因此33f ()q a t t =-(4)式中:a —换热系数;3t —待测物体(受体)温度;f t —环境温度。
发射率测量实验报告
一、实验原理黑体在温度T b 下的辐射功率为:()4b 1-T 、c 5-1b T d 1-ec M b2σλλλ==⎰灰体的辐射功率为:()4m 1-T 、c 5-1m T d 1-e c M m2σελλλ==⎰其中ε为待测物体的发射率实验方法为首先测定黑体的辐射温度T b ,然后测定加入待测物体后的测量示数T m 。
这时加入待测物体后的灰体辐射功率可认为与温度在T m 下的黑体辐射功率相等。
故根据发射率的定义,在相同温度条件下比较黑体和灰体的辐射功率,即可得到灰体的发射率:4b4m b m b T T M M M M===ε对辐射公式4/1bM T ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=εσ求微分可得εd ε41T dT -=由此带入对应数值即可计算某温度下由发射率误差引起的温度误差百分比。
对公式进行变形得jij iεεεT 41ΔT --=,其中j ε为测定的平均值,i ε为该温度下实际发射率。
带入数值即可计算发射率误差引起的温度误差。
二、实验内容实验共设定从525°开始到900°,每25°设定一个测量点,共16个测量点测量带涂层单叶片及光路与叶片法向夹角关系放置无涂层叶片与带涂层叶片对比不放置涡轮叶片测量,与带涂层、与光路呈90°叶片对比。
图示:放置带涂层叶片,法向与光路分别呈30°与0°对比。
图示:测量带涂层双叶片呈一定夹角误差影响带涂层双叶片,呈90°夹角与单带涂层叶片对比带涂层双叶片,呈90°夹角与带涂层双叶片,呈45°夹角对比图示:带涂层平行双叶片,间距10mm 与单带涂层、法向与光路呈30°叶片对比 图示:三、实验结果及分析实验中使用红外辐射测温系统测量参数为:高压参数:1.224027/1.127883 低压参数:1.455229/2.845921不放置涡轮叶片测量,与带涂层、与光路呈90°叶片对比实验数据如下:各数据温度点计算得叶片发射率数值如下:对发射率实验数据绘制折线:有实验数据及对应温度变化可以看出,光路和待测叶片法向夹角在0°和30°的不同状态下所测得的温度数据基本上一致,除单独一点之外均在±2℃之内变化。
实验七 固体表面发射率测试
实验七 固体表面发射率测试一、实验目的用比较法定量地测定中温辐射时物体的发射率(黑度)ε。
二、实验原理概述在由n 个物体表面组成的辐射换热系统中,利用净辐射方法,可以求物体第i 个物体表面的纯换热量i .net Q 为== e.i abs.i .Q -Q Q i net ,.1()kni eff k i k i b i iA k E F dk dA E A α=-∑⎰ε(1)式中:i net .Q ——i 面的净辐射换热量。
i abs .Q ——i 面从其他表面的吸热量。
i e .Q ——i 面本身的辐射热量。
i ε——i 面的发射率。
()i F dk ——k 面对i 面的角系数。
keff .E ——k 面有效的辐射力。
i b .E ——i 面的辐射力。
i α——i 面的吸收率。
i A ——i 面的面积。
根据本实验的设备情况,如图1所示,可以认为:1.传导圆筒2为黑体。
2.热源1、传导圆筒2、待测物体(受体)3,它们表面上的温度均匀。
1——热源2——传导圆筒3——待测物体图1 辐射换热简图因此,公式(1)可写成:()33.33.222.3.111.33..A E F A E F A E Q b b b net εα-+=因为1333 3.2 1.2;;A A F F α===ε,又根据角系数的互换性2 2.33 3.2A F A F =,则: 3.333.1 1.3.2 1.23.3Q /()net b b b q A E F E F E ==+-εε=3.1 1.3.2 1.2.3()b b b E F E F E +-ε (2)由于受体3与环境主要以自然对流方式换热,因此:33q ()d f h t t =- (3)式中: d h --换热系数3t --待测物体(受体)温度 f t --环境温度由(2),(3)式可得:33.1 1.3.2 1.2.3()d f b b b h t t E F E F E -=+-ε (4)当热源1和黑体圆筒2的表面温度一致时, 2.1.E b b E =,并考虑到,体系1、2、3为封闭系统,则:1.3 1.21F F +=由此,(4)式可写成:33344.1.313()()()f f b b h t t h t t E E T T --==--εσ (5)式中b σ称为斯蒂芬——玻尔茨曼常数,其值为42-8/5.710k m W . 对不同待测物体(受体)a,b 的发射率ε为:34413()()a a f a aah T T T T -=-εσ;()()43413bb fb b b T T T T h --=σε;设a b h h =,则:4341434133b a aa bb f b f a T T T T T T T T --⨯--=εε (6) 当b 为黑体时, 1≈bε,(6)式可写成:4341434133aa bb f b fa aT T T T T T T T --⨯--=ε(7) 三、实验装置实验装置简图如图2所示:图2实验装置1——热源;2——黑体腔体;3——被测受体;4——导轨;5——黑体腔体右加热电压;6——黑体腔体左电压旋钮;7——黑体腔体右电压旋钮;8——电源开关;9——测温转换开关;10——热源电压旋钮; 11——黑体腔体左加热电压表;12——数字温度表; 13——电源黑体腔体右加热电压表;14——测温接线柱;热源腔体具有一个测温电偶,传导腔体有二个热电偶,受体有一个热电偶,它们都可以通过测温转换开关来切换。
金属材料表面发射率测量研究
金属材料表面发射率测量研究1发射率的测量原理普朗克黑体辐射定律是辐射测温与发射率测量的理论基础。
根据普朗克定律,黑体的光谱辐出度如下。
2实验平台的搭建发射率测量实验平台由试样、加热炉、温度检测系统等组成,实验方案如图1所示。
2.1标准试样实验试样采用Q235普通碳素钢立方体(30mm×30mm×30mm)。
首先,在试样后表面的正中部位用3mm的钻头钻一圆孔,孔深27mm,并将此点的温度近似为前表面温度,如图2所示。
2.2试样加热炉本文采用额定功率4kW、电压220V的电加热炉,温控表采用TCW—32系列温控仪,具有PID自动调节功能,可以进行分段加热与保温。
炉体为1.5mm钢板,结构简单,炉内加热材料采用硅碳材料,该材料具有发射率高、加热速度快、功耗低、加热均匀等优点,加热的温度能够达到1300K以上。
2.3温度检测系统温度检测系统主要由铂铑热电偶与红外热像仪两部分组成。
(1)铂铑热电偶具有热电性能稳定、抗氧化性强,适宜在氧化性、惰性气氛中连续使用。
测温范围0~1600℃、测温误差小于0.5%,满足本实验要求。
同时使用VC++编写了上位机程序,将热电偶信号实时采集到计算机系统。
(2)热像仪选用M9200高像素短波在线式红外热像仪,主要特点为:高像素:640×480;高精度:读数的±0.5%;测温范围:600~1600℃,800~3000℃可选;短波波段:650nm、750nm、1080nm。
因为现场图像包含所有的温度数据,而M9200热像仪可按照用户设定的速率对大量的数据图像进行采集,并以序列文件的方式进行存储,便于实验后分析,完全满足本实验要求。
3实验及结果分析3.1实验步骤及结果金属材料表面的发射率测量过程为:①启动加热炉。
②当加热炉温度达到850℃时,打开炉门,将已经制作好的试样放在炉内,并把热电偶插到距试样前表面3mm处,并通入保护气体防止氧化。
③运行上位机监控软件,实时记录热电偶所测得的试样温度。
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发射率测定
发射率测定
发射率是物体汲取和辐射红外能量本领的一种度量。
它的值可以
是0~1.0。
例如,镜子发射率是0.1,而“理想黑体”则达到1.0的发
射率值。
假如设置了比实际发射率值更高的值则输出的读数就会低,前
提是目标温度高于四周环境温度。
例如,假如您已经设置了0.95,而实际发射率是0.9,则仪器温度读数将低于实际温度。
物体的发射率可通过以下方法来测定:
1.先使用RTD(电阻温度检测器,PT100)、热电偶或其他适用方
法来测定材料的实际温度,下一步使用红外测温仪测量材料的温度和调
整发射率设置,直到达到相同温度值。
这是被测材料的发射率。
2.对相对较低的温度(260°C,500°F以下),在待测物体上贴一张塑料不干胶贴纸。
贴纸面积应大过测量斑。
用0.95的发射率测量贴
纸的温度,X后,测量物体邻近区域的温度,并调整该发射率设置,直
到达到相同温度。
这是被测材料的发射率。
3.假如可能,在物体表面一部分涂上平光黑色涂料。
该涂料的发
射率必需大于0.98。
用0.98的发射率测量涂料区域的温度,X后,测
量物体邻近区域的温度,并调整该发射率设置,直到达到相同温度值。
这是被测材料的发射率。
典型发射率值
下表供给了部分材料的发射率,可在上述方法均不可行时使用。
表中所示发射率只是貌似值,由于下面一些参数均可影响材料的发射率:
1.温度
2.测量角度
3.几何形状(平面、凹、凸等)
4.厚度
5.表面质量(抛光、粗糙、氧化处理、喷砂)
6.测量的频谱范围
7.透射系数(如塑料薄膜)
金属材料发射率(谱段8–14μm)
铝
未氧化的0.02‐0.1
氧化的0.2‐0.4
A3003合金,氧化的0.3
粗加工0.1‐0.3
抛光0.02‐0.1
黄铜
抛光0.01‐0.05
磨光0.3
氧化0.5
铬0.02‐0.2
铜
抛光0.03
粗加工0.05‐0.1
氧化0.4‐0.8
金0.01‐0.1
海恩斯
合金0.3‐0.8
要提高表面温度测量精度,请考虑实行以下措施:
•使用同样用来进行测量的仪器测定物体发射率。
•遮盖四周热量辐射来源,避开反射。
•对于温度较高的物体,尽量使用波长较短的仪器。
•对于塑料薄片或玻璃等透光材料,保证背景一致,并且背景温度低于被测物体温度。
相关介绍:RAY3iplus1M高温手持式红外测温仪。