[发明专利]大温差样品的半球向全发射率与导热系数的测量方法

权利要求书

1.一种大温差样品的半球向全发射率与导热系数的测量方法，其特征在于，所述方法的步骤包括：

S1.选取带状导体样品，在真空环境下通电加热，在所述样品上沿其轴向布置多个热电偶测点，以获取所述样品在加热稳定状态下表面多个位置点的温度信息；

S2.以所述样品两边的热电偶测点之间的区域作为分析区，并测量获得分析区的通电电流值和电压值；

S3.将所述样品沿轴向分为多个微元控制体，建立微元控制体的稳态能量平衡方程，将微元控制体的半球向全发射率和导热系数分别表示为关于温度的数学函数，通过样品两端的的电流值和电压值将微元控制体的加热电功率表示为关于温度的公式，将所述半球向全发射率函数、导热系数函数和加热电功率公式代入微元控制体的稳态能量平衡方程中；

S4.在不同稳态温度条件下进行多组稳态测量实验，构造出多个不同稳态温度条件下微元控制体的稳态能量平衡方程，形成一个稳态能量平衡方程组，所述样品的半球向全发射率函数和导热系数函数中的待定参数以及除热电偶测点外的微元控制体的温度为所述方程组中的未知数；

S5.利用数值求解算法求出所述稳态能量平衡方程组中的未知数，得到所述样品关于温度的半球向全发射率函数和导热系数函数以及各微元控制体在不同稳态下的温度分布，从而确定所述样品在不同稳态温度条件下的半球向全发射率和导热系数。

2.根据权利要求1所述的大温差样品的半球向全发射率与导热系数的测量方法，其特征在于，所述S1中的热电偶测点布置为三个，其中一个布置在样品中心位置，另外两个位于布置在距离样品中心等距的两边。

3.根据权利要求2所述的大温差样品的半球向全发射率与导热系数的测量方法，其特征在于，所述步骤S3中将样品沿其轴向分为N个微元控制体，每个微元控制体内的温度一致，微元控制体的稳态能量平衡方程为：

Q_j-ε_j·S_j·σ·(T_j⁴-T_e⁴)+A_j·λ_j·(T_j+1+T_j-1-2T_j)/l_j=0

式中，j为微元控制体的编号，j=2,…,N-1，而j=1和j=N分别表示样品的边界微元控制体；Q_j为样品微元控制体j的加热电功率，通过样品两端的电压和电流推算获得；T_j是微元控制体的温度，其中边界微元控制体的温度T₁和T_N、中心微元控制体温度T_(1+N)/2均为热电偶测量值，为测量已知量，而其它微元控制体温度为未知量；T_e是样品所处的环境温度，为测量已知量；ε_j是样品微元控制体j的半球向全发射率，即表示温度为T_j时的半球向全发射率，为未知量；λ_j是样品微元控制体j的导热系数，即表示温度为T_j时的导热系数，为未知量；σ是史蒂芬-波尔兹曼常数，为已知量；样品分析区长度为L、宽度w、厚度d、非边界微元控制体的长度l=L/(N-1)、边界微元控制体的长度l/2、微元控制体的横截面积A=w·d、非边界微元控制体的表面积S=2l·(w+d)均为测量已知量。

4.根据权利要求3所述的大温差样品的半球向全发射率与导热系数的测量方法，其特征在于，由于样品的电阻率随温度作线性变化，则微元控制体j的加热电功率Q_j为：

Q_j=I²·R₀(1+ρT_j)

式中，ρ是样品电阻率温度系数，为已知量；R₀是0℃时的长度为l的微元控制体的电阻，为已知量；I是样品分析区的电流值，为测量已知量。