[发明专利]一种负温及常温不透明材料发射率测量装置

摘要

本发明公开了一种负温及常温不透明材料发射率测量装置。它包括，真空低温仓、低温恒温循环系统、光学系统、电控平移台和计算机控制与测量系统。其测量原理为利用探测器将被测目标与相同温度下的等温黑体的辐射能量进行测量和比较，从而得到材料在不同光谱下的光谱发射率。本发明可以实现7至13μm典型光谱范围、‑50℃～50℃温度范围的材料法向光谱发射率测量。所述光学系统和测量系统均处在真空低温环境中，避免了大气衰减对发射率测量影响，拓展了材料发射率测量的下限，提高了测量结果的不确定度。

主权项

1.一种负温及常温不透明材料发射率测量装置，其特征在于：其包括：真空低温仓、低温恒温循环系统、光学系统、电控平移台(17)和计算机控制与测量系统(12)；所述真空低温仓是为所述负温及常温不透明材料发射率测量装置提供真空低温环境，避免环境对于发射率测量的影响；真空低温仓包括仓体(1)、抽真空系统(2)和液氮制冷系统(3)；所述抽真空系统(2)和制冷系统(3)分别与仓体(1)连接；抽真空系统(2)的作用是确保仓体(1)内真空度不低于10‑3Pa；所述制冷系统(3)是对仓体(1)内部制冷，确保仓体内部温度不高于100K；所述低温恒温循环系统包括低温恒温槽(4)、低温参考黑体(5)、低温样品炉(6)、低温泵(7)及管路系统(8)；低温恒温循环系统的作用是实现低温参考黑体(5)和低温样品炉(6)温度的调节和控制，其工作温度范围是‑50℃～50℃；所述电控平移台(17)固定在仓体(1)内，低温参考黑体(5)、低温样品炉(6)固定在电控平移台(17)上，待测样品(16)固定在低温样品炉(6)内；低温泵(7)位于仓体(1)外；低温恒温槽(4)、低温参考黑体(5)、低温样品炉(6)和低温泵(7)通过管路系统(8)实现连接；低温泵(7)固定在管路系统(8)上，其作用是使管路系统(8)内部的液体流动起来；低温恒温槽(4)的作用是通过低温泵(7)及管路系统(8)使参考黑体(5)和低温样品炉(6)的温度达到指定温度；所述电控平移台(17)的作用是在计算机控制与测量系统(12)的控制下进行位移，实现低温参考黑体(5)和低温样品炉(6)的位置切换；所述管路系统(8)内部的液体为酒精；酒精经过管路系统(8)进入低温参考黑体(5)和低温样品炉(6)中，实现对参考黑体(5)和待测样品(16)温度的控制和调节；所述低温恒温槽(4)的槽内流体温度采用标准铂电阻进行测量和监视；所述光学系统用于低温参考黑体(5)和待测样品(16)的光谱辐射能量的传输、处理及测量；光学系统包括红外系列红外滤光片单元(9)、斩波器(10)、红外光学系统(20)、红外探测器(11)、锁相放大器(13)、可变光阑Ⅰ(18)和可变光阑Ⅱ(19)；所述可变光阑Ⅰ(18)和可变光阑Ⅱ(19)的作用是消除输入光信号中的环境辐射光对测量结果的影响；所述斩波器(10)的作用是对输入光信号进行调制，将直流光信号变为交变光信号；所述红外光学系统(20)的作用是对输入光信号进行聚焦和改变光路，使输出光信号通过红外系列红外滤光片单元(9)后进入红外探测器(11)；所述红外系列红外滤光片单元(9)的作用是对输入光信号起到过滤作用，只保留指定长度的光波；所述红外探测器(11)的作用是将输入光信号转变为电信号并输出至锁相放大器(13)；所述锁相放大器(13)的作用是对输入电信号进行相位解调与信号采集处理，并传输出给计算机控制与测量系统(12)；可变光阑Ⅰ(18)固定在低温参考黑体(5)的一侧，并与低温参考黑体(5)同轴；可变光阑Ⅱ(19)固定在待测样品(16)的一侧，并于待测样品(16)同轴；斩波器(10)、红外光学系统(20)、红外系列红外滤光片单元(9)、红外探测器(11)和锁相放大器(13)从左向右依次固定在仓体(1)内，并同轴；所述计算机控制与测量系统(12)位于固定在仓体(1)外部，计算机控制与测量系统(12)分别与电控平移台(17)、斩波器(10)、红外系列红外滤光片单元(9)和锁相放大器(13)连接，计算机控制与测量系统(12)的作用是：①控制电控平移台(17)的位置移动；②向斩波器(10)发送调制信号，使斩波器(10)对输入光信号进行调制，将直流光信号变为交变光信号；③控制红外系列红外滤光片单元(9)转到指定位置，使经过红外系列红外滤光片单元(9)过滤的光波，只保留指定长度的光波；④控制锁相放大器(13)对输入电信号进行相位解调与信号采集处理，并接收锁相放大器(13)的输出数据；⑤对控制锁相放大器(13)的输出结果进行处理，得到待测样品(16)的发射率。