材料光谱发射率测量技术与研究报告进展

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1、.材料光谱发射率测量技术研究进展摘要：综述了国内外计量机构材料光谱发射率测量技术的研究进展。通过对不同测量系统的测试仪器、样品温度测量方法、测量范围及其测量不确定度的详细比较，概括和总结了影响发射率测量准确度的主要因素及值得借鉴的改善方法和建议，展望了材料光谱发射率测量技术的发展趋势。TheProgressoftheSpectralEmissivityMeasurementZHANGShu-kun1，CAIJing1,YangYong-jun2（1ChangchengInstituteofMetrol

2、ogy&Measurement,Beijing100095,China）(2BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Beijing100191,China)Abstract：Recentstatusinspectralemissivitymeasurementinsomemetrologyinstitutesisreviewed.Bythedetailedcomparisonoftheinstruments,thesample’stemperatur

3、edetermination,measurementrangeanduncertaintyestimationofdifferentmeasuringsystems,themainfactorsaffectingtheaccuracyofsystemsissummarized.Inaddition,someimprovementmethodandsuggestionaregiven.Atthesametime，thedevelopingtrendofthetechniqueofspectralemis

4、sivitymeasurementispointedout．关键词：计量学发射率测量综述不确定度评定.....引言[1~3]工业应用和科学研究中，非接触的测温的方法得到了越发广泛的应用，为了准确的测量材料表面的温度，必须要知道被测表面的发射率。因此材料发射率的测量对于材料温度的准确测量具有重要意义。目前国内外关于材料光谱发射率测量的标准有：GJB5023.2-2003及ASTME307-72，其基本的测试原理相同，即将材料的光谱辐射与同温度下的黑体光谱辐射进行比较。随着工业的发展，对于光谱发射率测量的

5、材料范围、温度范围、发射率测量范围及准确度等的要求不断提高，现有的测量能力不能完全满足要求，因此国内外关于材料光谱发射率测量的研究一直很多。目前已有很多发射率的测量方法，如量热法、反射法、能量法等等。本文着重介绍了国内外国家计量机构在光谱发射率测量方面的研究进展及超高温材料光谱发射率的测量装置研究现状，并简单介绍了中航工业计量所在这方面研究的工作进展情况。1国内外计量机构研究现状1.1中国计量科学研究院中国计量科学研究院（NIM）与天津大学合作[4]，研制了基于光栅单色仪的光谱发射率测量装置，如图1所

6、示。利用该装置可以实现在473K～1000K，2～15范围内定向光谱发射率的测量。图1NIM研制材料光谱发射率测量装置原理图Fig.1SchematicdiagramoftheNIMspectralemissivitymeasurementfacility1-样品加热装置2-参考黑体3-温度控制器4-镀金球面反射镜5-镀金平面反射镜6-斩波器7-截止滤光片轮8-光栅单色仪9-光电探测器10-锁相放大器11-电动平移台12-电动转台13-计算机1-sampleanditsheater;2-blackbo

7、dyradiator;3-sampletemperaturecontroller;4-sphericalmirror;5-planemirror;6-chopper;7-filterwheel;8-monochromator;9-detector;10-lock-inamplifier;11-motorizedlinearstage;12-motorizedrotationstage;13-computer该装置.....应用锁相放大技术和统计测量方法提高样品与黑体的辐射亮度比较测量的信噪比。利用双黑

8、体法评价光谱辐射测量系统的线性度，减小了系统短期漂移对测量结果的影响[5]。测量了氧化不锈钢样品和高发射率涂料的光谱发射率，并进行了不确定度评定，合成标准不确定度小于4%。测量装置的缺点用于微弱信号测量技术难度较大，并且测量速度较低。但是该测量方法数学模型明确，测量光谱带宽窄，对于建立高精度光谱发射率测量装置和不确定度评定具有理论简明的优点。1.2美国国家标准技术研究院2004年，美国国家标准技术研究院（NIST）利用一系列的黑体辐射源建立了一种新的材料