一种基于标准样品的零部件红外辐射强度测量系统的制作方法

1.本实用新型涉及红外辐射技术领域，尤其涉及一种基于标准样品的零部件红外辐射强度测量系统。


背景技术：

2.红外辐射强度在现代工业、科研、新能源及日常生活领域的重要性日益显著，零部件级别物体红外辐射强度的测量是物体整体红外辐射特性评价的重要支撑。
3.在开展红外辐射强度测量的过程中，需要重点考虑的技术难点主要有：零部件表面真实温度的测量，外界杂散辐射对测量结果的影响以及用于直接测量辐射强度的辐射计响应特性。目前，通过大量的努力尽可能地减少上述困难所带来的不利影响，以期能尽可能提高红外辐射强度测量的可靠性。此外，也可通过采用标准样品比较测量的方法，得到同温度下待测样品和标准样品的辐射强度，该方法也可以比较清晰地表达出待测样品的红外辐射强度水平。
4.因此，需要提出一种基于标准样品的零部件红外辐射强度测量系统。


技术实现要素：

5.本专利的目的是提供一种基于标准样品的零部件红外辐射强度测量系统，以实现零部件红外辐射强度的相对测量。
6.为了实现上述目的，本实用新型提供了提供一种基于标准样品的零部件红外辐射强度测量系统，其包括：
7.第一加热器，用于待测样品的升温、降温和稳态温度场控制；
8.第二加热器，用于标准样品的升温、降温和稳态温度场控制；
9.辐射测温模块，用于样品表面温度测量；
10.红外辐射强度探测模块，用于直接测量待测样品的红外辐射强度；
11.面源黑体，用于红外辐射强度探测模块的响应度标定；
12.第一大行程移动平台，用于辐射测温模块的二维移动；
13.第二大行程移动平台，用于红外辐射强度探测模块的水平移动；
14.限制光阑，用于减少杂散光对辐射强度测量的影响；
15.信号采集与处理模块，用于收集测量信号并获得具体温度下的红外辐射强度；第一控制器与辐射测温定标源连接；第二控制器与所述第一加热器连接，第三控制器与所述第二加热器连接，第四控制器与所述第一大行程移动平台连接，第五控制器与所述第二大行程移动平台连接。
16.其中，所述第一加热器的加热体包括高温陶瓷耐高温发热材料。
17.其中，所述第二加热器的加热体包括高温陶瓷耐高温发热材料。
18.其中，所述辐射测温模块为单色仪、比色仪或主动式双激光测温装置。
19.其中，所述红外辐射强度探测模块配套降温系统以维持器内部探测器温度稳定。
20.其中，所述面源黑体的辐射源面积不小于50mm
×
50mm。
21.其中，所述第一大行程移动平台的定位精度高于0.1mm，水平方向行程不小于1m，垂直方向行程不小于0.2m。
22.其中，所述第二大行程移动平台的定位精度高于0.1mm，水平方向行程不小于1m，承载能力不低于120kg。
23.其中，所述限制光阑开孔直径100mm至500mm，外部喷涂高吸收率涂层。
24.本实用新型的系统主要包括：第一加热器、第二加热器、辐射测温模块、红外辐射计、移动平台和相应的控制器，还包括一个外形与待测零部件相同且发射率已知的标准样品。本系统通过测量同温度下待测样品和标准样品的红外辐射强度，可以更加清晰地刻画待测样品的红外辐射特性。
25.本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
26.为了更清楚地说明本专利实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本实用新型的基于标准样品的零部件红外辐射强度测量系统示意图。
具体实施方式
28.下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本专利的限制。
29.本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
30.本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
31.为便于对本专利实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明。
32.图1为本实用新型的基于标准样品的零部件红外辐射强度测量系统示意图。如图1
所示，该测量系统包括：第一加热器，用于待测样品的升温、降温和稳态温度场控制；第二加热器，用于标准样品的升温、降温和稳态温度场控制；辐射测温模块，用于样品表面温度测量；红外辐射强度探测模块，用于直接测量待测样品的红外辐射强度；面源黑体，用于红外辐射强度探测模块的响应度标定；第一大行程移动平台(简称“第一平移台”)，用于所述辐射测温模块的二维移动；第二大行程移动平台(简称“第二平移台”)，用于红外辐射强度探测模块的水平移动；限制光阑，用于减少杂散光对辐射强度测量的影响；信号采集与处理模块，用于收集测量信号并获得具体温度下的红外辐射强度；进一步，还包括相应的控制器，分别用于控制所述加热器和所述移动平台，其中，第一控制器与辐射测温定标源连接；第二控制器与所述第一加热器连接，第三控制器与第二加热器连接，第四控制器与所述第一大行程移动平台连接，第五控制器与所述第二大行程移动平台连接。
33.其中，所述第一加热器的工作温度范围200-1500℃，其加热体包括高温陶瓷等耐高温发热材料，含辅助温度场均匀结构，配套控制系统以控制升降温和恒温过程，并配备安装待测零部件的结构；所述第二加热器的工作温度范围200-1500℃，其加热体包括高温陶瓷等耐高温发热材料，含辅助温度场均匀结构，配套控制系统以控制升降温和恒温过程，并配备安装标准零部件的结构；所述辐射测温模块根据待测样品的目标温度和表面发射率信息，可选择自单色仪、比色仪或主动式双激光测温等装置，工作温度范围50-1500℃，并配备定标源；所述红外辐射强度探测模块具备视场角度可调节功能，测量距离范围1-200m，探测光谱范围1-25微米，配套降温系统以维持器内部探测器温度稳定；所述面源黑体工作温度范围50-550℃，辐射源面积不小于50mm
×
50mm，辐射源温度均匀性好于2℃/30分钟；所述第一大行程移动平台的定位精度高于0.1mm，水平方向行程不小于1m，垂直方向行程不小于0.2m，具备手动和电控两种工作模式；所述第二大行程移动平台的定位精度高于0.1mm，水平方向行程不小于1m，承载能力不低于120kg，具备手动和电控两种工作模式；所述限制光阑开孔直径100mm至500mm，外部喷涂高吸收率涂层，用于减少杂散光对辐射强度测量的影响。
34.利用第一控制器开启辐射测温定标源，将辐射测温模块移动至水平位置2进行标定；将红外辐射强度探测模块移动至水平位置1，所述红外辐射强度探测模块优选为红外红外辐射计，使得黑体面源处于其视场之内(但并不充满视场)，开启主动式测温定标源使其分别在两个温度t1和t2下分别稳定一定时间，利用红外辐射强度探测模块分别测量这两个温度下的响应信号s
1bb
(λ)和s
2bb
(λ)得到其光谱响应度。
35.开启第一加热器，利用第二控制器对第一加热器进行控制，将待测零部件稳定在目标温度附近。
36.利用第四控制器，控制第一大行程移动平台，将辐射测温测量模块移动至水平位置3，即可开展待测零部件表面的温度测量，进一步，利用第一大行程移动平台进行二维移动，即可测得待测零部件表面不同位置的温度，进而得到其表面平均温度。
37.利用第四控制器，控制第一大行程移动平台，将辐射测量模块移动至水平位置2；利用第五控制器，控制第二大行程移动平台，将红外辐射计移动至水平位置3，使得待测零部件完全处于红外辐射强度探测模块视场之内，开展该温度下的红外辐射强度测量，得到其光谱辐射强度，进一步，可对光谱辐射强度在移动波段内进行积分，即可得到对应的积分光谱辐射强度。
38.开启第二加热器，利用第三控制器对所述第二加热器进行控制，将发射率已知的标准样品稳定在与待测零部件相同的目标温度附近。将第一加热器移出，并将第二加热器放置在原第一加热器的位置。
39.利用第五控制器，控制第二大行程移动平台，将红外辐射强度探测模块移动至水平位置1；利用第四控制器，控制第一大行程移动平台，将辐射测量模块移动至水平位置3，开展标准样品表面的温度测量，进一步，利用第一移动平台第一大行程移动平台进行二维移动，即可测得标准样品表面不同位置的温度，进而得到其表面平均温度。
40.利用第四控制器，控制第一大行程移动平台，将辐射测量模块移动至水平位置2；利用第五控制器，控制第二大行程移动平台，将红外辐射计移动至水平位置3，使得标准样品完全处于红外辐射强度探测模块视场之内，开展该温度下的红外辐射强度测量，得到其光谱辐射强度，进一步，可对光谱辐射强度在移动波段内进行积分，即可得到对应的积分光谱辐射强度。
41.将待测零部件的红外辐射强度与同温度下、具有相同面积(外形)且表面发射率已知的标准样品红外辐射强度相比，可以更加清晰地刻画待测零部件的红外辐射特性，如可得到待测零部件在目标温度下的等效发射率，有效提升了对待测零部件红外特征的认识水平。
42.本实用新型提供一种基于标准样品的零部件红外辐射强度测量系统，主要包括：第一加热器、第二加热器、辐射测温模块、红外辐射计、移动平台和相应的控制器，还包括一个外形与待测零部件相同且发射率已知的标准样品。本系统通过测量同温度下待测样品和标准样品的红外辐射强度，可以更加清晰地刻画待测样品的红外辐射特性。
43.本领域技术人员应能理解上述的应用类型仅为举例，其他现有的或今后可能出现的应用类型如可适用于本实用新型实施例，也应包含在本实用新型保护范围以内，并在此以引用方式包含于此。
44.本领域技术人员应能理解，图1仅为简明起见而示出的各类元件的数量可能小于一个实际系统中的数量，但这种省略无疑是以不会影响对实用新型实施例进行清楚、充分的公开为前提的。
45.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。