CN102095750B - 红外法向发射率测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种红外法向发射率测量装置，包括：依次连接的测量模块、存储模块和计算模块，所述测量模块，用于测量待测信号数据和已知红外法向发射率的标准黑体的预设信号数据，并将所述待测信号数据和所述预设信号数据发送至所述存储模块；所述存储模块，用于存储所述待测信号数据、所述预设信号数据和所述已知红外法向发射率的标准黑体的红外法向发射率；所述计算模块，用于根据所述待测信号数据、所述预设信号数据和所述已知红外法向发射率的标准黑体的红外法向发射率计算所述待测样品的红外法向发射率，使本发明红外法向发射率测量装置及方法可直接测量样品的红外法向发射率，且测量的准确度高。

Description

红外法向发射率测量装置及方法

技术领域

本发明涉及发射率测量技术领域，特别涉及一种红外法向发射率测量装置及方法。

背景技术

目前公知的红外法向发射率的测量仪器均为相对测量，其测量过程必须依赖一已知法向发射率的标准样品。测量结果的准确度很大程度上依赖已知标准样品的红外法向发射率值的准确度，而无法直接进行绝对量值的测量，影响了测量的准确度。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提供一种可直接测量红外法向发射率的装置及方法，提高测量的准确度。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种红外法向发射率测量装置，包括：依次连接的测量模块、存储模块和计算模块，

所述测量模块，用于测量待测信号数据和已知红外法向发射率的标准黑体的预设信号数据，并将所述待测信号数据和所述预设信号数据发送至所述存储模块，所述预设信号数据为以所述已知红外法向发射率的标准黑体为测量对象时，测得的信号数据，所述待测信号数据为以待测样品为测量对象时，测得的信号数据；

所述存储模块，用于存储所述待测信号数据、所述预设信号数据和所述已知红外法向发射率的标准黑体的红外法向发射率；

所述计算模块，用于根据所述待测信号数据、所述预设信号数据和所述已知红外法向发射率的标准黑体的红外法向发射率计算所述待测样品的红外法向发射率。

其中，所述装置还包括：显示模块，用于显示所述待测样品的红外法向发射率。

其中，所述测量模块包括：探测器、聚光器、位移台、温度控制器、比较器和位移控制器，所述聚光器用于将光路准直并汇聚，所述探测器与所述位移台分别置于所述聚光器的两侧，所述温度控制器设于所述位移台上，所述位移台与所述位移控制器连接，所述位移控制器与所述比较器连接，所述比较器与所述探测器连接，所述探测器与所述存储模块连接。

其中，所述检测模块还包括：氮气舱，所述氮气舱为一封闭且充满氮气的容器，所述位移台设于所述氮气舱中。

其中，所述待测样品的红外发射光在2μm～25μm的波段范围内。

本发明还公开了一种基于所述的红外法向发射率测量装置的测量方法，包括以下步骤：

S1：以已知红外法向发射率的标准黑体为测量对象，测量预设信号数据，并将所述预设信号数据存储至存储模块；

S2：以待测样品为测量对象，测量待测信号数据，并将所述待测信号数据存储至存储模块；

S3：计算模块根据下列公式计算所述待测样品的红外法向发射率，

$X=\frac{B*Z}{Y}$

其中，X为待测样品的红外法向发射率，B为待测信号数据，Z为已知红外法向发射率的标准黑体的红外法向发射率，Y为预设信号数据。

其中，步骤S1进一步包括步骤：

S1.1：将所述标准黑体以及待测样品置于所述位移台上，所述待测样品置于温度控制器中，由位移控制器控制移动台在所述标准黑体的红外发射光可被探测器接收到的范围内移动，探测器实时将产生的信号数据发送至比较器；

S1.2：比较器接收到的信号数据最大时，停止移动移动台，将最大的信号数据发送至存储模块；

S1.3：所述最大的信号数据作为预设信号数据，并将其存储至存储模块。

其中，步骤S2进一步包括：

S2.1由位移控制器控制移动台在所述待测样品的红外发射光可被探测器接收到的范围内移动，探测器实时将产生的信号数据发送至比较器；

S2.2：比较器接收到的信号数据最大时，停止移动移动台，将最大的信号数据发送至存储模块；

S2.3：所述最大的信号数据作为待测信号数据，并将其存储至存储模块。

其中，步骤S3之后还包括步骤：

S4：显示模块显示所述待测样品的红外法向发射率。

(三)有益效果

本发明红外法向发射率测量装置及方法可直接测量样品的红外法向发射率，且测量的准确度高。

附图说明

图1是按照本发明一种实施方式的红外线法向发射率测量装置的结构框图；

图2是图1所示的红外线法向发射率测量装置中测量模块的具体结构示意图；

图3是基于图1所示的红外线法向发射率测量装置的测量方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1是按照本发明一种实施方式的红外线法向发射率测量装置的结构框图，包括：依次连接的测量模块1、存储模块2和计算模块3，

所述测量模块1，用于测量待测信号数据和已知红外法向发射率的标准黑体的预设信号数据，并将所述待测信号数据和所述预设信号数据发送至所述存储模块，所述预设信号数据为以所述已知红外法向发射率的标准黑体为测量对象时，测得的信号数据，所述待测信号数据为以待测样品为测量对象时，测得的信号数据；

所述存储模块2，用于存储所述待测信号数据、所述预设信号数据和所述已知红外法向发射率的标准黑体的红外法向发射率，所述标准黑体的红外法向发射率(一般为0.99～1)可根据所述标准黑体的腔内壁反射特性、腔体形貌及普朗克公式进行计算得出；

所述计算模块3，用于根据所述待测信号数据、所述预设信号数据和所述已知红外法向发射率的标准黑体的红外法向发射率计算所述待测样品的红外法向发射率。

所述装置还包括：显示模块4，用于显示所述待测样品的红外法向发射率。

如图2所示，所述测量模块1包括：探测器1-1、聚光器1-2、位移台1-3、温度控制器1-4、比较器1-5和位移控制器1-6，所述聚光器1-2用于将光路准直并汇聚，所述探测器1-1与所述位移台1-3分别置于所述聚光器1-2的两侧，所述温度控制器1-4设于所述位移台1-3上，所述位移台1-3与所述位移控制器1-6连接，所述位移控制器1-6与所述比较器1-5连接，所述比较器1-5与所述探测器1-1连接，所述探测器1-1与所述存储模块2连接。

由于红外法向发射率与被测样品的温度有关，故本发明中提到的红外法向发射率均指被测样品在某一温度，所述被测样品在温度控制器1-4的控制下在测量过程中，始终保持在某一温度。

由于大气中的水蒸气以及人呼出的二氧化碳，均会对系统测量结果产生影响，另外因为氮气对红外光谱没有明显吸收，故优选地，所述检测模块还包括：氮气舱1-7，所述氮气舱1-7为一封闭且充满氮气的容器，所述位移台1-3设于所述氮气舱1-7中。

经研究测试发现，所述待测样品的红外发射光在2μm～25μm的波段范围时，测量精度最高。

本发明还公开了一种基于所述的红外法向发射率测量装置的测量方法，如图3所示，包括以下步骤：

S1：以已知红外法向发射率的标准黑体为测量对象，测量预设信号数据，并将所述预设信号数据存储至存储模块；

S2：以待测样品为测量对象，测量待测信号数据，并将所述待测信号数据存储至存储模块；

S3：计算模块根据下列公式计算所述待测样品的红外法向发射率，

$X=\frac{B*Z}{Y}$

其中，X为待测样品的红外法向发射率，B为待测信号数据，Z为已知红外法向发射率的标准黑体的红外法向发射率，Y为预设信号数据。

步骤S3之后还包括步骤：

S4：显示模块显示所述待测样品的红外法向发射率。

步骤S1进一步包括步骤：

S1.1：将所述标准黑体以及待测样品置于所述位移台上，所述待测样品置于温度控制器中，由位移控制器控制移动台在所述标准黑体的红外发射光可被探测器接收到的范围内移动，探测器实时将产生的信号数据发送至比较器；

S1.2：比较器接收到的信号数据最大时，停止移动移动台，将最大的信号数据发送至存储模块；

S1.3：所述最大的信号数据作为预设信号数据，并将其存储至存储模块。

步骤S2进一步包括：

S2.1由位移控制器控制移动台在所述待测样品的红外发射光可被探测器接收到的范围内移动，探测器实时将产生的信号数据发送至比较器；

S2.2：比较器接收到的信号数据最大时，停止移动移动台，将最大的信号数据发送至存储模块；

S2.3：所述最大的信号数据作为待测信号数据，并将其存储至存储模块。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (5)

1.一种红外法向发射率测量装置，其特征在于，包括：依次连接的测量模块(1)、存储模块(2)和计算模块(3)，

所述测量模块(1)，用于测量待测信号数据和已知红外法向发射率的标准黑体的预设信号数据，并将所述待测信号数据和所述预设信号数据发送至所述存储模块，所述预设信号数据为以所述已知红外法向发射率的标准黑体为测量对象时，测得的信号数据，所述待测信号数据为以待测样品为测量对象时，测得的信号数据；

所述存储模块(2)，用于存储所述待测信号数据、所述预设信号数据和所述已知红外法向发射率的标准黑体的红外法向发射率；

所述计算模块(3)，用于根据所述待测信号数据、所述预设信号数据和所述已知红外法向发射率的标准黑体的红外法向发射率计算所述待测样品的红外法向发射率；

其中，所述测量模块(1)包括：探测器(1-1)、聚光器(1-2)、位移台(1-3)、温度控制器(1-4)、比较器(1-5)和位移控制器(1-6)，所述聚光器(1-2)用于将光路准直并汇聚，所述探测器(1-1)与所述位移台(1-3)分别置于所述聚光器(1-2)的两侧，所述温度控制器(1-4)设于所述位移台(1-3)上，所述位移台(1-3)与所述位移控制器(1-6)连接，所述位移控制器(1-6)与所述比较器(1-5)连接，所述比较器(1-5)与所述探测器(1-1)连接，所述探测器(1-1)与所述存储模块(2)连接；

其中，所述测量模块(1)还包括：氮气舱(1-7)，所述氮气舱(1-7)为一封闭且充满氮气的容器，所述位移台(1-3)设于所述氮气舱(1-7)中。

2.如权利要求1所述的红外法向发射率测量装置，其特征在于，所述装置还包括：显示模块(4)，用于显示所述待测样品的红外法向发射率。

3.如权利要求1所述的红外法向发射率测量装置，其特征在于，所述待测样品的红外发射光在2μm～25μm的波段范围内。

4.一种基于权利要求1-3任一项所述的红外法向发射率测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：以已知红外法向发射率的标准黑体为测量对象，测量预设信号数据，并将所述预设信号数据存储至存储模块；

S2：以待测样品为测量对象，测量待测信号数据，并将所述待测信号数据存储至存储模块；

S3：计算模块根据下列公式计算所述待测样品的红外法向发射率，

$X=\frac{B*Z}{Y}$

其中，X为待测样品的红外法向发射率，B为待测信号数据，Z为已知红外法向发射率的标准黑体的红外法向发射率，Y为预设信号数据；

其中，步骤S1进一步包括步骤：

S1.1：将所述标准黑体以及待测样品置于所述位移台上，所述待测样品置于温度控制器中，由位移控制器控制移动台在所述标准黑体的红外发射光可被探测器接收到的范围内移动，探测器实时将产生的信号数据发送至比较器；

S1.2：比较器接收到的信号数据最大时，停止移动移动台，将最大的信号数据发送至存储模块；

S1.3：所述最大的信号数据作为预设信号数据，并将其存储至存储模块；

其中，步骤S2进一步包括：

S2.1由位移控制器控制移动台在所述待测样品的红外发射光可被探测器接收到的范围内移动，探测器实时将产生的信号数据发送至比较器；

S2.2：比较器接收到的信号数据最大时，停止移动移动台，将最大的信号数据发送至存储模块；

S2.3：所述最大的信号数据作为待测信号数据，并将其存储至存储模块。

5.如权利要求4所述的测量方法，其特征在于，步骤S3之后还包括步骤：

S4：显示模块显示所述待测样品的红外法向发射率。

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