单吸收罩发射率测量补偿方法.pdf

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1、2013年仪表技术与传感器2013第1期InstrumentTechniqueandSensorNo．1单吸收罩发射率测量补偿方法张洪，叶雪军(1．华中科技大学控制科学与工程系，湖北武汉430074；2．湖北经济学院信息管理学院，湖北武汉430205)摘要：针对表面辐射率的在线长时间测量问题，在前置探测罩的双罩发射率测量方法基础上，研究了一种单吸收罩测量发射率的方法。建立了探头的有效发射率模型，对吸收罩表面发射率和自身辐射能导致的误差进行了分析，归纳出误差参数及误差补偿方法。用实验数据拟合获得了误差参数并应用于测量方程，同时改进了探测罩外形设计，分析比较了

2、误差补偿前后发射率偏差。该方法拓展了测量范围和温度适应范围，实现了发射率低至0．2，温度低至100oC的条件下的有效测量。关键词：在线发射率测量；前置探测罩；单吸收罩；有效发射率模型中图分类号：TN376文献标识码：A文章编号：1002—1841(2013)叭一0092—03CompensationMethodofEmissivityMeasurementBased0nSinglePrecededAbsorberZHANGHong，YEXue-jun(1．InstituteofSystemsEngineering，HuazhongUniversityofS

3、cienceandTechnology，Wuhan430074，China2．InstituteofInformationManagement，HubeiUniversityofEconomics，Wuhan430205，China)Abstract：Toimplementlong-timeonlineemissivitymeasurement．asingleprecededabsorbermethodwitherr0rcompensationwasproposed．basedontraditionalreflectorandabsorberstructu

4、re．Theprobereffectiveemissivitymodelwasestablished．Theerrorcausedbyabsorberemissionandemissivitywereanalyzed．Theabsorberwasredesignedandcompensationprocedurewasintro—duced．Errorparameterachievedbythefittingofexperimentaldatawasappliedtothemeasurementfunction．Thesystemwasprovedtoex

5、tendthemeasurementrangecomp~etothetraditionalmethod．Itiseficientwhenlowemissivityat0．2andlowtemperatureat100oC．Keywords：onlineemissivitymeasurement；precededreflectororabsorber；singleabsorber；effectiveemissivitymodel0引言现实中常将自然界物体看作近似灰体，发射率的测量是与表面辐射率(或称辐射率、黑度)是重要热物理参数，表征黑体特性比较后获得，因而

6、在测量仪器中总以某种形式包含着物体表面接收和发射热辐射能量能力。发射率参数的测量在黑体辐射能量标准。1951年，Drury发现当一个高温表面被高国民经济各个领域发挥着重要作用，如节能、遥感遥测、辐射测反射率冷包壳所包围，则该高温表面所发出的辐射为近似黑体温和理疗医学等。近年来国防领域隐身技术的需求亦使得发辐射J。为区别于基尔霍夫提出的黑体腔概念，后来的研究者射率参数的测量日益受到重视。将这类黑体称为第二类黑体，或转换黑体⋯。通常意义上，发射率是一种材料特性，因而出现了大量精基于转换黑体的发射率测量探头为半球形探测罩和被测密测量材料发射率的离线分析仪器_2。

7、J。另一方面，发射率又表面构成的封闭结构，如图1所示。是复杂的物体表面特性参数，不仅与材料、温度和波长有关，还因物体表面几何外形、纹理、粗糙度和氧化程度等特性而变化，实际发射率与离线分析结果往往存在偏差，且随着产品生命周期变化，从而有必要研制长期在线测量表面发射率的相关技术。依据不同测量原理，常将发射率测量方法分为量热法、反射率法、辐射能量法、多波长测量法和转换黑体法等。其中有多波长法和转换黑体法可用于在线测量，前者可测得表面光谱发射率，而后者测得的是全波球面发射率。在分析转换黑体测量方法的基础上，文中提出一种仅包括吸收罩(以下简称单罩法)测量方法，对其测

8、量方法和补偿算法开展研究。As(~11发射率测量的转换黑体法l+-