采用光栅滤光的发射率测量仪的研制与发射率解析模型的建立

发射率不仅在热传导、光学常数估算、低辐射物体的可观察性以及加热效率等方面的研究中有重要科学意义，而且在辐射测温中也有重要的应用价值。这类研究国外不多，国内较少，是富有挑战性和创新性的研究课题。.本项目的研究内容包括三方面：一是采用光栅对来自待测目标的红外辐射进行窄带滤光并使用多个宽波段响应的光电探测器，建立一套波长在0.8-5μm范围内连续可调、真空状态下的发射率测量装置。在确定的实验条件（温度、波长、氧化度）下，利用该装置测量钢板、铸铁等几种材料的各种发射率（法向发射率、侧向发射率、极化发射率及非极化发射率）；二是先在确定的氧化度下研究钢板、铸铁等材料的发射率随温度、波长等的变化关系，再在一定的气体注入速度下研究这几种材料的发射率随待测面被氧化和去氧化程度的变化规律；三是通过建立适当的数学模型将得到的发射率数据进行数值拟合，建立起相应的发射率随温度等变化的解析模型。

采用光栅对来自待测目标的红外辐射进行窄带滤光，研制出了一套能够精确测量0.8-5 μm波长的光谱发射率实验装置。实现了近红外波段光谱发射率的准确测量。. 利用研制的实验装置首先对纯铁的光谱发射率进行了研究，并对真空环境中测得的光谱发射率数据进行了拟合，得到了铁的光谱发射率模型。在大气环境中，由于受氧化的影响，光谱发射率随温度和波长的变化关系非常复杂。我们利用电磁波理论对光谱发射率的变化规律进行了分析，并建立了相应的光谱发射率模型。此外，我们对铝6061、铝5052、黄铜等金属材料的光谱发射率进行了研究，建立了这些材料的光谱发射率数据库，并用这些数据拟合出了相应的关系式。将建立的光谱发射率模型应用于辐射测温仪，进行了测试，结果表明，利用拟合出的光谱发射率解析模型来修正辐射测温仪能够提高辐射测温仪的准确度。