一種表面發(fā)射率測量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種表面發(fā)射率測量系統(tǒng)，涉及發(fā)射率測量技術(shù)領(lǐng)域。所述表面發(fā)射率測量系統(tǒng)包含紅外測溫探測器、接觸式熱力學(xué)溫度傳感器、信號處理電路及計算機；所述接觸式熱力學(xué)溫度傳感器設(shè)置在待測目標物體的表面，將所述待測目標物體的表面熱力學(xué)溫度信號發(fā)送至所述信號處理電路；所述紅外測溫探測器設(shè)置在所述待測目標物體的上側(cè)，將所述待測目標物體表面的輻射溫度信號經(jīng)過處理后發(fā)送至信號處理電路；所述信號處理電路將接收到的信號進行調(diào)理，然后發(fā)送至所述計算機；所述計算機用于對待測目標物體表面的發(fā)射率進行計算處理、數(shù)據(jù)顯示與存儲。本發(fā)明的有益效果在于：統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單易于安裝和維護，不需要對目標材料進行取樣，測量精度高。
【專利說明】
_種表面發(fā)射率測量系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)射率測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種表面發(fā)射率測量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著紅外技術(shù)的發(fā)展，發(fā)射率測量技術(shù)在在紅外隱身設(shè)計、節(jié)能材料測試及太陽能發(fā)電等領(lǐng)域得到越來越多的應(yīng)用。目前用于發(fā)射率測量的技術(shù)包括量熱法、反射率法及多波長法:量熱法測量準確度較高，可連續(xù)測得樣品在一個相當(dāng)寬溫度范圍之內(nèi)的發(fā)射率，但需要對目標材料進行取樣且設(shè)備較為復(fù)雜；反射率法可達到非接觸式測量發(fā)射率的效果，但對主動式光源要求較高，只能測量光源波長范圍內(nèi)的目標光譜發(fā)射率，靈活性較差且難以測量低溫度范圍的物體發(fā)射率;多波長法可以非接觸的方式同時測量目標溫度和發(fā)射率，無須對目標材料進行取樣，但需要假定目標材料發(fā)射率及波長的關(guān)系模型，適應(yīng)性較差，測量精度不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種表面發(fā)射率測量系統(tǒng)，以解決或至少減輕【背景技術(shù)】中所存在的至少一處的問題。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:提供一種表面發(fā)射率測量系統(tǒng)，包含紅外測溫探測器、接觸式熱力學(xué)溫度傳感器、信號處理電路及計算機；
[0005]所述接觸式熱力學(xué)溫度傳感器設(shè)置在待測目標物體的表面，將所述待測目標物體的表面熱力學(xué)溫度信號發(fā)送至所述信號處理電路；
[0006]所述紅外測溫探測器設(shè)置在所述待測目標物體的上側(cè)，將所述待測目標物體表面的輻射溫度信號經(jīng)過處理后發(fā)送至信號處理電路；
[0007]所述信號處理電路將接收到的待測目標物體的表面熱力學(xué)溫度信號、待測目標物體表面處理后的輻射溫度信號進行調(diào)理，然后發(fā)送至所述計算機；
[0008]所述計算機用于對待測目標物體表面的發(fā)射率進行計算處理、數(shù)據(jù)顯示與存儲。
[0009]優(yōu)選地，所述紅外測溫探測器包含紅外測溫傳感器、保護外殼、散熱片及其線纜；所述紅外測溫傳感器安裝于所述保護外殼內(nèi)，所述保護外殼的外側(cè)套設(shè)有多個散熱片。
[0010]優(yōu)選地，所述紅外測溫探測器安裝在待測目標物體上待測點的正上方，距離為Imm?1mm0
[0011]優(yōu)選地，所述紅外測溫探測器的視場角選取為35度或20度或3度。
[0012]優(yōu)選地，所述紅外測溫探測器最多設(shè)置256只；所述接觸式熱力學(xué)溫度傳感器最多設(shè)置512只。
[0013]優(yōu)選地，每個所述紅外測溫探測器對應(yīng)一個待測目標物體上的待測點，每個待測點對應(yīng)一個或多個接觸式熱力學(xué)溫度傳感器。
[0014]優(yōu)選地，所述接觸式熱力學(xué)溫度傳感器安裝在紅外測溫探測器的視場在待測目標點表面投影的邊緣處。
[0015]優(yōu)選地，所述信號處理電路包含數(shù)據(jù)采集單元、信號處理單元以及通訊單元;所述數(shù)據(jù)采集單元用于采集待測目標物體的表面熱力學(xué)溫度信號及待測目標物體表面經(jīng)處理過的輻射溫度信號，并通過所述信號處理單元進行調(diào)理，然后經(jīng)過所述通訊單元將調(diào)理后的信號發(fā)送至所述計算機;所述信號處理電路采用RS485或CAN或以太網(wǎng)的通訊方式與所述計算機進行數(shù)據(jù)通訊。
[0016]優(yōu)選地，所述計算機能夠?qū)邮盏臄?shù)據(jù)進行補償處理，消除測量環(huán)境中的背景輻射對測量結(jié)果的影響。
[0017]優(yōu)選地，所述紅外測溫探測器的保護外殼采用錐面設(shè)計，靠近所述線纜的一端為錐面的小端。
[0018]本發(fā)明的有益效果在于:
[0019]本發(fā)明的表面發(fā)射率測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單易于安裝和維護，不需要對目標材料進行取樣，可依據(jù)紅外測溫探測器的溫度對測量結(jié)果進行補償，并消除測量環(huán)境中的背景輻射對測量結(jié)果的影響，測量精度高。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明一實施例的表面發(fā)射率測量系統(tǒng)的示意圖。
[0021]圖2是圖1所示表面發(fā)射率測量系統(tǒng)中紅外測溫探測器的示意圖。
[0022]其中，1-紅外測溫探測器，11-紅外測溫傳感器，12-保護外殼，13-散熱片，14-線纜，2-接觸式熱力學(xué)溫度傳感器，3-計算機，6-待測目標物體。
【具體實施方式】
[0023]為使本發(fā)明實施的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行更加詳細的描述。在附圖中，自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明。
[0024]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制。
[0025]發(fā)射率為該波長的一個微小波長間隔內(nèi)，真實物體的輻射能量與同溫下的黑體的輻射能量之比。
[0026]如圖1、圖2所示，一種表面發(fā)射率測量系統(tǒng)，包含紅外測溫探測器1、接觸式熱力學(xué)溫度傳感器2、信號處理電路及計算機3。
[0027]接觸式熱力學(xué)溫度傳感器2設(shè)置在待測目標物體6的表面，并通過壓片固定，將待測目標物體6的表面熱力學(xué)溫度信號發(fā)送至所述信號處理電路。
[0028]紅外測溫探測器I設(shè)置在待測目標物體6的上側(cè)，將待測目標物體表面6的輻射溫度信號經(jīng)過處理后發(fā)送至信號處理電路。本實施例中使用的接觸式熱力學(xué)溫度傳感器為K型熱電偶，安裝在紅外測溫探測器I的視場在待測目標物體表面6所覆蓋的圓斑邊緣處。
[0029]所述信號處理電路將接收到的待測目標物體6的表面熱力學(xué)溫度信號、待測目標物體6表面處理后的輻射溫度信號進行調(diào)理，然后發(fā)送至所述計算機3;
[0030]計算機3用于對待測目標物體6表面的發(fā)射率進行計算處理、數(shù)據(jù)顯示與存儲。
[0031]本發(fā)明的表面發(fā)射率測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單易于安裝和維護，不需要對目標材料進行取樣，可依據(jù)紅外測溫探測器的溫度對測量結(jié)果進行補償，并消除測量環(huán)境中的背景輻射對測量結(jié)果的影響，測量精度高
[0032]在本實施例中，紅外測溫探測器I包含紅外測溫傳感器11、保護外殼12、散熱片13及線纜14;紅外測溫傳感器11安裝于保護外殼12內(nèi)，保護外殼12的外側(cè)套設(shè)有多個散熱片13ο
[0033]在本實施例中，紅外測溫探測器I的保護外殼12采用錐面設(shè)計，靠近線纜14的一端為錐面的小端。其優(yōu)點在于，錐面可以有效的反射環(huán)境輻射能量，減小了環(huán)境輻射對于測量探頭造成的測量誤差?？梢岳斫獾氖牵Ｗo外殼12的外表面還可以通過粘貼一層反射膜，用于反射環(huán)境輻射能量，減小了環(huán)境輻射對于測量探頭造成的測量誤差。
[0034]線纜4宜選用能夠耐受苛刻工業(yè)現(xiàn)場條件的耐高溫屏蔽線纜。
[0035]在本實施例中，散熱片13設(shè)置為3片，散熱片13設(shè)置為圓形銅板，其中心設(shè)置有通孔，圓板通過所述通孔安裝在保護殼體12上。相鄰兩個散熱片13之間的距離相等。散熱片13的直徑在測量環(huán)境允許的條件下盡可能大，起到遮擋測量環(huán)境中的背景輻射及散熱作用。采用銅板的優(yōu)點在于散熱效果好?？梢岳斫獾氖?，散熱片13的數(shù)量及結(jié)構(gòu)形狀還可以根據(jù)實際使用工況設(shè)定。例如，在一個備選實施例中，散熱片13設(shè)置為一塊四方形鋼板。
[0036]在本實施例中，紅外測溫探測器I安裝在待測目標物體6上待測點的正上方，距離為5mm?？梢岳斫獾氖?，紅外測溫探測器I安裝在待測目標物體6上待測點的正上方的距離可以根據(jù)實際情況在Imm?I Omm之間任意設(shè)定。
[0037]紅外測溫傳感器I的測溫范圍要求覆蓋常溫至待測目標物體6表面的最高溫度，其視場角可為任意合理角度，但原則上不宜過大，紅外測溫傳感器與其保護外殼緊密貼合，以保證散熱效果?？梢岳斫獾氖?，紅外測溫探測器I的視場角可以選取為35度或20度或3度。
[0038]可以理解的是，紅外測溫探測器I最多設(shè)置256只；接觸式熱力學(xué)溫度傳感器2最多設(shè)置512只。接觸式熱力學(xué)溫度傳感器2可以是但不僅限于是熱電偶、鉑電阻等，且緊貼待測目標物體6上的待測點安裝，具體位置在紅外測溫探測器視場在待測點表面所覆蓋的圓斑邊緣處且多個接觸式熱力學(xué)溫度傳感器均勻排布，安裝方式可以是焊接、粘接或壓接等。
[0039]可以理解的是，每個紅外測溫探測器I對應(yīng)一個待測目標物體6上的待測點，每個待測點對應(yīng)一個或多個接觸式熱力學(xué)溫度傳感器2。
[0040]接觸式熱力學(xué)溫度傳感器2安裝在紅外測溫探測器I的視場在待測目標點表面投影的邊緣處。
[0041]在本實施例中，所述信號處理電路包含數(shù)據(jù)采集單元、信號處理單元以及通訊單元;所述數(shù)據(jù)采集單元用于采集待測目標物體的表面熱力學(xué)溫度信號及待測目標物體表面經(jīng)處理過的輻射溫度信號，并通過所述信號處理單元進行調(diào)理，然后經(jīng)過所述通訊單元將調(diào)理后的信號發(fā)送至計算機3;所述信號處理電路采用RS485或CAN或以太網(wǎng)的通訊方式與所述計算機3進行數(shù)據(jù)通訊。
[0042]在本實施例中，計算機3能夠?qū)邮盏臄?shù)據(jù)進行補償處理，消除測量環(huán)境中的背景輻射對測量結(jié)果的影響。
[0043]紅外測溫探測器I在對待測目標物體6進行測量時，接收到的紅外輻射包括4部分:待測目標物體6自身發(fā)射的紅外輻射、待測目標物體6反射的來自周圍環(huán)境的紅外輻射、紅外測溫探測器外部光學(xué)零件產(chǎn)生的紅外輻射、測量通道上空氣發(fā)出的紅外輻射。其中，只有來自待測目標物體6的輻射是與目標溫度直接相關(guān)的，紅外測溫探測器必須根據(jù)其他參數(shù)對原始測量數(shù)據(jù)進行修正才能得到目標的溫度測量結(jié)果。在實際工程應(yīng)用中，為了提高溫度的測量精度，一方面可以通過在實際使用條件下以標定手段校準溫度測量值，另一方面可采取控制測試條件的方法，例如降低測試距離、探測器溫度、環(huán)境空氣溫濕度(使空氣的透過率近似為I)等。紅外測溫探測器I在測量物體表面溫度時設(shè)定其默認物體發(fā)射率為I，當(dāng)其經(jīng)過校準，消除了空氣溫濕度及光學(xué)元件的影響后，其測量結(jié)果就僅包含來自目標的輻射及目標反射的來自周圍環(huán)境的紅外輻射。假定測量環(huán)境為一個封閉、穩(wěn)定而且基本均勻的環(huán)境，其內(nèi)壁相當(dāng)于一個密閉腔體，則測量環(huán)境內(nèi)部表面的有效發(fā)射率可以近似為I。由斯忒藩-玻爾茲曼定律則可解算出目標物體表面發(fā)射率。
[0044]最后需要指出的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制。盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換;而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項】
1.一種表面發(fā)射率測量系統(tǒng)，其特征在于:包含紅外測溫探測器(I)、接觸式熱力學(xué)溫度傳感器(2)、信號處理電路及計算機(3); 所述接觸式熱力學(xué)溫度傳感器(2)設(shè)置在待測目標物體(6)的表面，將所述待測目標物體(6)的表面熱力學(xué)溫度信號發(fā)送至所述信號處理電路； 所述紅外測溫探測器(I)設(shè)置在所述待測目標物體(6)的上側(cè)，將所述待測目標物體(6)表面的輻射溫度信號經(jīng)過處理后發(fā)送至信號處理電路； 所述信號處理電路將接收到的待測目標物體(6)的表面熱力學(xué)溫度信號、待測目標物體(6)表面處理后的輻射溫度信號進行調(diào)理，然后發(fā)送至所述計算機(3); 所述計算機(3)用于對待測目標物體(6)表面的發(fā)射率進行計算處理、數(shù)據(jù)顯示與存儲。2.如權(quán)利要求1所述的表面發(fā)射率測量系統(tǒng)，其特征在于:所述紅外測溫探測器(I)包含紅外測溫傳感器(11)、保護外殼(12)、散熱片(13)及線纜(14);所述紅外測溫傳感器(11)安裝于所述保護外殼(12)內(nèi)，所述保護外殼(12)的外側(cè)套設(shè)有多個散熱片(13)。3.如權(quán)利要求2所述的表面發(fā)射率測量系統(tǒng)，其特征在于:所述紅外測溫探測器(I)安裝在待測目標物體(6)上待測點的正上方，距離為Imm?10mm。4.如權(quán)利要求3所述的表面發(fā)射率測量系統(tǒng)，其特征在于:所述紅外測溫探測器(I)的視場角選取為35度或20度或3度。5.如權(quán)利要求4所述的表面發(fā)射率測量系統(tǒng)，其特征在于:所述紅外測溫探測器(I)最多設(shè)置256只;所述接觸式熱力學(xué)溫度傳感器(2)最多設(shè)置512只。6.如權(quán)利要求5所述的表面發(fā)射率測量系統(tǒng)，其特征在于:每個所述紅外測溫探測器(I)對應(yīng)一個待測目標物體(6)上的待測點，每個待測點對應(yīng)一個或多個接觸式熱力學(xué)溫度傳感器(2)。7.如權(quán)利要求6所述的表面發(fā)射率測量系統(tǒng)，其特征在于:所述接觸式熱力學(xué)溫度傳感器(2)安裝在紅外測溫探測器(I)的視場在待測目標點表面投影的邊緣處。8.如權(quán)利要求1所述的表面發(fā)射率測量系統(tǒng)，其特征在于:所述信號處理電路包含數(shù)據(jù)采集單元、信號處理單元以及通訊單元;所述數(shù)據(jù)采集單元用于采集待測目標物體的表面熱力學(xué)溫度信號及待測目標物體表面經(jīng)處理過的輻射溫度信號，并通過所述信號處理單元進行調(diào)理，然后經(jīng)過所述通訊單元將調(diào)理后的信號發(fā)送至所述計算機(3);所述信號處理電路采用RS485或CAN或以太網(wǎng)的通訊方式與所述計算機(3)進行數(shù)據(jù)通訊。9.如權(quán)利要求1所述的表面發(fā)射率測量系統(tǒng)，其特征在于:所述計算機(3)能夠?qū)邮盏臄?shù)據(jù)進行補償處理，消除測量環(huán)境中的背景輻射對測量結(jié)果的影響。10.如權(quán)利要求2所述的表面發(fā)射率測量系統(tǒng)，其特征在于:所述紅外測溫探測器(I)的保護外殼(12)采用錐面設(shè)計，靠近所述線纜(14)的一端為錐面的小端。
【文檔編號】G01J5/00GK105890773SQ201610453583
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月22日
【發(fā)明人】于浩, 張志學(xué), 張羽鵬, 薛秀生, 葉林, 葛俊鋒, 桂康, 侯雷, 潘心正
【申請人】中國航空工業(yè)集團公司沈陽發(fā)動機設(shè)計研究所