[发明专利]基于半球型前置反射器的多光谱发射率在线测量装置及方法

权利要求书

1.基于半球型前置反射器的多光谱发射率在线测量装置，其特征是：它包括多光谱仪(1)、光学瞄准探头(3)、半球型前置反射器(5)、导轨(6)和支撑架，导轨(6)的两端固定在支撑架上，导轨的主体水平设置，且位于待测试件(4)的上方；半球型前置反射器(5)为下开口结构，半球型前置反射器(5)的顶面开有光辐射孔，所述半球型前置反射器(5)的球面底部与导轨(6)滑动连接；光学瞄准探头(3)悬挂在待测试件(4)的正上方，且所述光学瞄准探头(3)的探测面面向待测试件(4)的上表面；光学瞄准探头(3)的探测面与待测试件(4)的上表面的距离大于半球型前置反射器(5)的高度；多光谱仪(1)的信号输入端与光学瞄准探头(3)的信号输出端连接。

2.根据权利要求1所述的基于半球型前置反射器的多光谱发射率在线测量装置，其特征在于它还包括光纤(2)，多光谱仪(1)的信号输入端通过光纤(2)与光学瞄准探头(3)的信号输出端连接。

3.根据权利要求1或2所述的基于半球型前置反射器的多光谱发射率在线测量装置，其特征在于它还包括步进电机，所述步进电机用于带动半球型前置反射器(5)沿导轨的长度方向平移。

4.根据权利要求3所述的基于半球型前置反射器的多光谱发射率在线测量装置，其特征在于它还包括计算机，多光谱仪(1)的信号输出端与计算机的信号输入端连接。

5.根据权利要求1、2或4所述的基于半球型前置反射器的多光谱发射率在线测量装置，其特征在于多光谱仪(1)为光纤多光谱仪。

6.根据权利要求5所述的基于半球型前置反射器的多光谱发射率在线测量装置，其特征在于半球型前置反射器(5)为内表面为经抛光处理后的半球型前置反射器。

7.基于要求要求1所述的基于半球型前置反射器的多光谱发射率在线测量方法，其特征是：它由以下步骤实现：

步骤一、将半球型前置反射器(5)平移至待测试件(4)的正上方，采用光学瞄准探头(3)对准并探测半球型前置反射器(5)顶面的光辐射孔的辐射光束，

根据公式：

L₁(λ，T)＝f(ε(λ，T))L(λ，T)

获得垂直于待测试件(4)所在平面方向的辐射亮度L₁(λ，T)，式中：f(ε(λ，T))定义为半球型前置反射器(5)空腔有效发射率函数，其中ε(λ，T)是待测试件表面的法向光谱发射率，它是波长λ和温度T的函数；L(λ，T)是待测试件(4)表面在相同条件下黑体的辐射亮度；

步骤二、将半球型前置反射器(5)平移出光学瞄准探头(3)探测面的探测范围，采用光学瞄准探头(3)直接探测待测试件(4)上表面的辐射光束，并根据公式：

L₂(λ，T)＝ε(λ，T)L(λ，T)

获得垂直于待测试件平面方向的辐射亮度L₂(λ，T)，式中ε(λ，T)是待测试件表面的法向光谱发射率；

步骤三、根据公式：

Vλi,R=R(λi)L1(λi,T)]]>

获得光路中加入半球型前置反射器(5)情况下多光谱仪(1)在波长λ_i下的电压输出值Vλi,R;]]>

根据公式：

Vλi,S=R(λi)L2(λi,T)]]>

获得光路中不加入半球型前置反射器(5)情况下多光谱仪(1)在波长λ_i下的电压输出值

式中：R(λ_i)是光纤式多光谱仪的光谱响应函数，对于任一波长λ_i下R(λ_i)是一定值；

步骤四、根据公式

Vλi,1/Vλi,2=f(ϵ,(λ,T))/ϵ(λ,T)]]>

获得待测试件(4)的发射率ε(λ，T)。