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作者：

胡壮丽

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摘要：

物质的表面发射率是表征物质表面辐射能力大小的物理量,是一项重要的热物性参数,在现代科学技术和工业生产中起着重要的作用.目前研究者提出的测量材料发射率的各种方法,没有一种方法能够取得主导地位,同时也没有建立权威的发射率数据库.本文总结了几种测量方法的原理和特性,并采用双光路对比法,从实验上研究了钢和铝合金的发射率特性.主要的内容如下:详细介绍了辐射度量学基本理论以及与发射率测量相关的辐射定律,并利用Gouffé理论,导出了开孔空腔的有效发射率的表达式.对不同的发射率的测量方法,如热丝量热法,积分球反射法,激光偏振法,基于傅里叶分析光谱仪的能量法,多波长法以及双光路对比法从原理和特性等方面加以详细的介绍.基于基尔霍夫定律,研制了一种采用双光路对比法测量中,高温物体发射率的实验装置.该装置由样品加热系统,信号检测与处理系统以及显示系统三部分组成.详细阐述了该实验装置的主要组成,测量原理,工作原理以及测量方法等.通过分析表明,该实验装置具有完备的理论基础,其设计新颖,独特,在用于研究金属材料发射率特性方面具有较大的优势.钢和铝合金产品的许多生产工序都与温度有关,在生产过程中只能采用非接触式辐射测温仪才能测量其温度.但是这种辐射测温仪准确测温的前提,就是要准确知道钢和铝合金的发射率.利用研制的双光路对比法测量发射率的实验装置,测量了几种不同型号的钢和铝合金材料的表面发射率.根据测量结果,分析了样品表面粗糙度,样品表面的氧化度,加热时间,样品成份,温度以及波长等对其发射率的影响,得出了钢和铝合金材料在波长为1.5μm处的表面发射率的特性.利用同一数学模型拟合了所测光滑钢片与粗糙钢片的发射率数据,拟合精度较高,从而为不锈钢的发射率提供了一个可靠的数学模型.通过分析该装置的发射率测量不确定度随温度的变化关系表明,利用其测量得到的发射率值具有较高的精度.本文研究得出的钢和铝合金材料的发射率特性,对于建立完备的发射率数据库是一个有益的补充.

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关键词：

钢铝合金 发射率特征 辐射测温 双光路对比法 数据拟合 不确定度

学位级别：

硕士

学位年度：

2010

DOI：

10.7666/d.y1734550

被引量：

1