專利名稱：一種非均勻凹凸表面紅外發射率分布的等溫測量方法
技術領域：
本發明涉及一種非均勻凹凸表面紅外發射率分布的等溫測量方法。
背景技術：
隨著技術發展，各類飛行器結構、電子元器件越來越趨于復雜化，很多結構表面存在毫米級或者更嚴重的凹凸且材料成分復雜，在對該類結構進行熱分析時，需要獲得該類元件表面的發射率分布信息。通常情況下，實驗測量和已有的表面發射率數據主要是針對材質均勻的平整表面或者微粗糙表面。如何獲得具有較大不平整度的表面紅外發射率分布是熱分析中亟需解決的問題。
發明內容
本發明的目的是提供一種非均勻凹凸表面紅外發射率分布的等溫測量方法，以有效測量非均勻凹凸表面的紅外發射率分布，保證了能順利地對具有該類表面的元器件進行熱分析。本發明方法通過將樣片置于一封閉腔中，經過長時間加熱，待樣片表面溫度均勻， 從而借助于紅外熱像儀測量同溫度下非均勻試件凹凸表面的紅外發射率分布。本發明為解決上述技術問題采取的技術方案是本發明所述的一種非均勻凹凸表面紅外發射率分布的等溫測量方法是按照以下步驟實現的步驟一、采用隔熱保溫材料制作保溫箱，所述保溫箱由箱體和蓋板構成；步驟二、在箱體的空腔內由下至上依次放置石棉墊片、加熱片、待測試件，在待測試件的凹凸表面上均勻布置有多個熱電偶，熱電偶用于監測待測試件凹凸表面的溫度，加熱片的電源線以及熱電偶線由箱體側壁穿出箱體外，且加熱片的電源線以及熱電偶線均與箱體側壁之間進行密封處理以確保保溫箱的隔熱保溫效果；步驟三、當箱體蓋上蓋板之后，確保二者密閉配合在一起以形成封閉空腔，當加熱片通電加熱時，最大程度的降低箱體和蓋板所組成的封閉空腔散熱；步驟四、通過封閉空腔內的加熱片對待測試件進行加熱，同時使用待測試件表面均勻分布的多個熱電偶監測并測量待測試件凹凸表面的溫度，待待測試件凹凸表面的溫度均勻穩定，且任兩個熱電偶測量的溫度差值均小于所允許的測量誤差值，迅速移去蓋板并用紅外熱像儀拍攝得到待測試件凹凸表面的熱像，其中，紅外熱像儀在拍攝熱像前將其紅外發射率置為I ;同時記錄待測試件表面上的各個熱電偶測量的真實溫度以及用溫度計測量得到的環境溫度，在進行數據處理后，根據如下的紅外發射率計算公式
權利要求
1.一種非均勻凹凸表面紅外發射率分布的等溫測量方法，其特征在于所述方法是按照以下步驟實現的步驟一、采用隔熱保溫材料制作保溫箱(I)，所述保溫箱由箱體(1-1)和蓋板(1-2)構成；步驟二、在箱體(1-1)的空腔內由下至上依次放置石棉墊片(2)、加熱片(3)、待測試件 (4)，在待測試件(4)的凹凸表面上均勻布置有多個熱電偶，熱電偶用于監測待測試件(4) 凹凸表面的溫度，加熱片(3)的電源線以及熱電偶線由箱體(1-1)側壁穿出箱體(1-1)夕卜， 且加熱片(3)的電源線以及熱電偶線均與箱體(1-1)側壁之間進行密封處理以確保保溫箱 (I)的隔熱保溫效果；步驟三、當箱體(1-1)蓋上蓋板(1-2)之后，確保二者密閉配合在一起以形成封閉空腔 (1-3)，當加熱片(3)通電加熱時，最大程度的降低箱體(1-1)和蓋板(1-2)所組成的封閉空腔(1-3)散熱；步驟四、通過封閉空腔(1-3)內的加熱片(3)對待測試件(4)進行加熱，同時使用待測試件表面均勻分布的多個熱電偶監測并測量待測試件(4)凹凸表面的溫度，待待測試件 (4)凹凸表面的溫度均勻穩定，且任兩個熱電偶測量的溫度差值均小于所允許的測量誤差值，迅速移去蓋板(1-2)并用紅外熱像儀拍攝得到待測試件(4)凹凸表面的熱像，其中，紅外熱像儀在拍攝熱像前將其紅外發射率置為I ;同時記錄待測試件(4)表面上的各個熱電偶測量的真實溫度以及用溫度計測量得到的環境溫度，在進行數據處理后，根據如下的紅外發射率計算公式得到試件表面紅外發射率的分布；式中，T' obJ為紅外熱像儀測得的目標溫度，即輻射亮溫；Τ_為目標真實溫度，由多個熱電偶測量得到并取平均值Jamb為周圍環境的溫度，用溫度計測量得到；η為與紅外熱像儀型號有關的常數，η的取值為4. 09。
2.根據權利要求I所述的一種非均勻凹凸表面紅外發射率分布的等溫測量方法，其特征在于在步驟四中，所述測量誤差值為1°C。
3.根據權利要求I或2所述的一種非均勻凹凸表面紅外發射率分布的等溫測量方法， 其特征在于在步驟一中，采用隔熱保溫材料制作保溫箱(I)的壁厚為30毫米。
全文摘要
一種非均勻凹凸表面紅外發射率分布的等溫測量方法，它涉及一種紅外發射率分布的測量方法。本發明的目是為了有效測量非均勻凹凸表面的紅外發射率分布，保證了能順利地對具有該類表面的元器件進行熱分析。加熱片通電后，觀察熱電偶測得的溫度在數據采集卡上顯示的數值，待任意兩個熱電偶測得的溫度差值均小于測量誤差，此時迅速打開上蓋并用紅外熱像儀拍攝得到樣片表面的紅外熱像，此過程試件表面溫度還來不及變化，還是一個近似的均溫表面。對所拍攝得到的熱像以及熱電偶測得的溫度、溫度計測得的環境溫度數據進行處理，即可得到試件表面的紅外發射率分布。本發明實現對非均勻非平整表面紅外發射率分布進行測量，操作簡單方便，測量結果準確可靠。
文檔編號G01N25/00GK102590262SQ20121008581
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月28日 優先權日2012年3月28日
發明者劉華, 夏新林, 孫創, 艾青 申請人:哈爾濱工業大學