CN102608157B - 用于固体材料高温热辐射物性实验的杂散辐射抑制装置及抑制方法 - Google Patents

Abstract

用于固体材料高温热辐射物性实验的杂散辐射抑制装置及抑制方法，涉及一种杂散辐射抑制装置及抑制方法。它是为了抑制热辐射物性实验的杂散辐射。它的入射光入射至一号移动式消光筒，并所述经一号移动式消光筒消光后入射至位于加热室中的固体材料试样，经所述固体材料试样透射后入射至二号移动式消光筒，经所述二号移动式消光筒消光后入射至一号遮光屏，经所述一号遮光屏透射后入射至一号反射镜，经所述一号反射镜反射至二号反射镜，经所述二号反射镜反射至二号遮光屏，经所述二号遮光屏透射后入射至三号反射镜，经所述三号反射镜反射后入射至探测器的探测面。本发明适用于各种固体材料高温热辐射物性实验中的杂散辐射抑制。

Description

用于固体材料高温热辐射物性实验的杂散辐射抑制装置及抑制方法

技术领域

本发明涉及一种杂散辐射抑制装置及抑制方法。

背景技术

热辐射物性参数是工程设计、热过程及辐射信号传输分析的基础输入数据，对相关工程技术与科学实验研究的发展非常重要。实验测量是获得高温热辐射物性数据的基本手段，而在进行固体材料的高温热辐射物性实验研究中，杂散辐射抑制是实验成功的重要技术保证。由于试样需要加热到几百或者上千摄氏度，高温加热环境以及相关器件不可避免的成为了强杂散辐射发射源，温度越高，杂散辐射越强。有效光信号往往淹没在杂散辐射中，给成功的探测造成了很大的干扰；另外，由于高精度探测设备的测量范围有限，如果大量杂散辐射入射到信号接收光敏面往往使探测设备饱和溢出，导致有效信号测量失败。特别是高温下半透明材料的高温红外热辐射物性实验研究中，只有有效抑制了杂散辐射的干扰，才能保证实验结果的正确性。随着高温领域特殊材料应用的发展，高温热辐射物性实验研究变得越来越重要。而如何抑制这类实验中的杂散辐射，创造稳定性好的有效信号探测环境，成为影响实验结果的关键和难题。

发明内容

本发明是为了抑制热辐射物性实验的杂散辐射，从而提供一种用于固体材料高温热辐射物性实验的杂散辐射抑制装置及抑制方法。

用于固体材料高温热辐射物性实验的杂散辐射抑制装置，它包括一号移动式消光筒、加热室、二号移动式消光筒、一号遮光屏、一号反射镜、二号遮光屏、三号反射镜、探测器和二号反射镜；所述一号移动式消光筒的光出射端和二号移动式消光筒的光入射端均能够插入加热室内；

入射光入射至一号移动式消光筒，并所述经一号移动式消光筒消光后入射至位于加热室中的固体材料试样，经所述固体材料试样透射后入射至二号移动式消光筒，经所述二号移动式消光筒消光后入射至一号遮光屏，经所述一号遮光屏透射后入射至一号反射镜，经所述一号反射镜反射至二号反射镜，经所述二号反射镜反射至二号遮光屏，经所述二号遮光屏透射后入射至三号反射镜，经所述三号反射镜反射后入射至探测器的探测面。

它还包括加热装置，所述加热装置用于给加热室加热。

它还包括一号移动机构和二号移动机构，所述一号移动机构由一号刻度导轨和一号光学调整架组成；一号光学调整架的底部位于一号刻度导轨上，并能够在该一号刻度导轨上滑动；所述一号光学调整架的上端与一号移动式消光筒的筒壁固定连接；一号刻度导轨与一号移动式消光筒平行设置；二号移动机构由二号刻度导轨和二号光学调整架组成；二号光学调整架的底部位于二号刻度导轨上，并能够在该二号刻度导轨上滑动；所述二号光学调整架的上端与二号移动式消光筒的筒壁固定连接；二号刻度导轨与二号移动式消光筒平行设置。

基于上述杂散辐射抑制装置的用于固体材料高温热辐射物性实验的杂散辐射抑制方法，它由以下步骤实现：

步骤一、将固体材料试样放置于加热室内，并将该固体材料试样加热；

步骤二、将一号移动式消光筒的光出射端和二号移动式消光筒的光入射端插入到加热室内；然后打开激光器，使该激光器产生发出入射光，采用一号移动式消光筒对所述入射光进行首次消光，首次消光后的入射光入射至加热室内并经固体材料试样透射后获得透射光；

步骤三、将步骤二获得的透射光采用二号移动式消光筒进行再次消光，获得再次消光后的入射光；

步骤四、采用一号遮光屏对步骤三获得的再次消光后的入射光进行遮挡，获得遮挡后的入射光；

步骤五、将步骤四获得的首次遮挡后的入射光采用一号反射镜进行反射，获得第一次反射后的反射光；

步骤六、将步骤五获得的第一次反射后的反射光采用二号反射镜进行反射，获得第二次反射后的反射光；

步骤七、将步骤六获得的第二次反射后的反射光采用二号遮光屏进行遮挡，获得遮挡后的反射光；

步骤八、将步骤七获得的遮挡后的反射光采用三号反射镜进行反射，获得第三次反射后的反射光，实现对固体材料高温热辐射物性实验的杂散辐射抑制。

有益效果：本发明能够对固体材料高温热辐射物性实验的杂散辐射进行有效抑制，进而实现固体材料的高温透射率的精确测量。并且，本发明的抑制效果与加热温度成正比，加热温度越高，抑制效果越好。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1说明本具体实施方式，用于固体材料高温热辐射物性实验的杂散辐射抑制装置，它包括一号移动式消光筒4、加热室5、二号移动式消光筒7、一号遮光屏8、一号反射镜9、二号遮光屏10、三号反射镜11、探测器12和二号反射镜13；所述一号移动式消光筒4的光出射端和二号移动式消光筒7的光入射端均能够插入加热室5内；

入射光入射至一号移动式消光筒4，并所述经一号移动式消光筒4消光后入射至位于加热室5中的固体材料试样6，经所述固体材料试样6透射后入射至二号移动式消光筒7，经所述二号移动式消光筒7消光后入射至一号遮光屏8，经所述一号遮光屏8透射后入射至一号反射镜9，经所述一号反射镜9反射至二号反射镜13，经所述二号反射镜13反射至二号遮光屏10，经所述二号遮光屏10透射后入射至三号反射镜11，经所述三号反射镜11反射后入射至探测器12的探测面。

工作原理：本发明首先采用动态消光技术，利用热屏蔽的原理阻止了高温加热室内壁的发射辐射，以及最大限度的减少试样自身发射辐射进入探测光路成为杂散辐射。测量时，消光筒插入到加热室内5位于固体材料试样6的两侧，把除固体材料试样6的测量区域外的高温加热室内环境屏蔽在测量光路之外；由于只在测量的一小段时间内消光筒才插入到加热室内，温度远远低于加热室内壁的温度，消光筒的发射辐射与高温加热室内壁的辐射相比显得很弱，因此移动式消光筒对加热室内壁的杂散辐射有很好的热屏蔽作用。另外，独特的导轨定位设计，可以根据试样的厚度以及试样与消光筒的距离而调整定位位置，保证在测量不同试样时都有很好的热屏蔽效果。

另外，本发明通过多次反射和遮光屏遮挡，显著削弱了未被消光筒屏蔽掉的杂散辐射。由于杂散辐射源的发射为漫发射，遮光屏通过减小光路通道的面积，对加热装置方面的杂散辐射有很好的遮挡作用；而反射镜的多次反射增加了光程，使杂散辐射入射到探测器光敏面的立体角变小，从而降低了杂散辐射的强度。另外，由于多次反射，光电探测器光敏面背对加热装置，避免了加热装置方面的强杂散辐射直接入射。

本技术发明对高温热辐射物性测量实验的杂散辐射抑制提供了有效的技术手段，温度越高，该方法的的作用越明显。本发明适用于需要抑制杂散辐射的各种固体材料高温热辐射物性实验。

具体实施方式二、本具体实施方式与具体实施方式一所述的用于固体材料高温热辐射物性实验的杂散辐射抑制装置的区别在于，它还包括加热装置16，所述加热装置16用于给加热室5加热。

具体实施方式三、本具体实施方式与具体实施方式一或二所述的用于固体材料高温热辐射物性实验的杂散辐射抑制装置的区别在于，它还包括一号移动机构和二号移动机构，所述一号移动机构由一号刻度导轨1和一号光学调整架2组成；一号光学调整架2的底部位于一号刻度导轨1上，并能够在该一号刻度导轨1上滑动；所述一号光学调整架2的上端与一号移动式消光筒4的筒壁固定连接；一号刻度导轨1与一号移动式消光筒4平行设置；二号移动机构由二号刻度导轨15和二号光学调整架14组成；二号光学调整架14的底部位于二号刻度导轨15上，并能够在该二号刻度导轨15上滑动；所述二号光学调整架14的上端与二号移动式消光筒7的筒壁固定连接；二号刻度导轨15与二号移动式消光筒7平行设置。

本实施方式中，在进行抑制之前，对装置进行初始调制，调整方法为：

1、先将试样6放在加热室5内，分别调整一号光学调整架2和二号光学调整架14，使一号移动式消光筒4和二号移动式消光筒7的中心轴线沿试样的法线方向，以便顺利插入到加热室5内。

2、根据试样6的厚度分别移动一号光学调整架2和二号光学调整架14，使试样6两侧的一号移动式消光筒4和二号移动式消光筒7均与其保持在适宜距离，确保升温后热膨胀的试样不会触碰到一号移动式消光筒4和二号移动式消光筒7；

3、调整一号反射镜9、三号反射镜11、二号反射镜13与一号遮光屏8和一号遮光屏10的相对位置与高度，确保一号遮光屏8和一号遮光屏10所在平面垂直于试样的法线方向，一号反射镜9、三号反射镜11、二号反射镜13与一号遮光屏8和一号遮光屏10的中心与一号移动式消光筒4和二号移动式消光筒7的中心轴线在同一水平面。

4、旋转一号反射镜9、三号反射镜11、二号反射镜13，使一号反射镜9、三号反射镜11、二号反射镜13可以把有效光信号反射到背对加热装置16的光电探测器12的光敏面上。

具体实施方式四、本具体实施方式与具体实施方式三所述的用于固体材料高温热辐射物性实验的杂散辐射抑制装置的区别在于，固体材料试样6为半透明固体材料试样。

具体实施方式五、基于具体实施方式一的用于固体材料高温热辐射物性实验的杂散辐射抑制方法，它由以下步骤实现：

步骤一、将固体材料试样6放置于加热室5内，并将该固体材料试样6加热；

步骤二、将一号移动式消光筒4的光出射端和二号移动式消光筒7的光入射端插入到加热室5内；然后打开激光器，使该激光器产生发出入射光，采用一号移动式消光筒4对所述入射光进行首次消光，首次消光后的入射光入射至加热室内并经固体材料试样6透射后获得透射光；

步骤三、将步骤二获得的透射光采用二号移动式消光筒7进行再次消光，获得再次消光后的入射光；

步骤四、采用一号遮光屏8对步骤三获得的再次消光后的入射光进行遮挡，获得遮挡后的入射光；

步骤五、将步骤四获得的首次遮挡后的入射光采用一号反射镜9进行反射，获得第一次反射后的反射光；

步骤六、将步骤五获得的第一次反射后9的反射光采用二号反射镜13进行反射，获得第二次反射后的反射光；

步骤七、将步骤六获得的第二次反射后9的反射光采用二号遮光屏10进行遮挡，获得遮挡后的反射光；

步骤八、将步骤七获得的遮挡后的反射光采用三号反射镜11进行反射，获得第三次反射后的反射光，实现对固体材料高温热辐射物性实验的杂散辐射抑制。

Claims (5)

1.用于固体材料高温热辐射物性实验的杂散辐射抑制装置，其特征是:它包括一号移动式消光筒(4)、加热室(5)、二号移动式消光筒(7)、一号遮光屏(8)、一号反射镜(9)、二号遮光屏(10)、三号反射镜(11)、探测器(12)和二号反射镜(13);所述一号移动式消光筒(4)的光出射端和二号移动式消光筒(7)的光入射端均能够插入到加热室(5)内;

入射光入射至一号移动式消光筒(4)，并经所述一号移动式消光筒(4)消光后入射至位于加热室(5)中的固体材料试样(6)，经所述固体材料试样(6)透射后入射至二号移动式消光筒(7)，经所述二号移动式消光筒(7)消光后入射至一号遮光屏(8)，经所述一号遮光屏(8)透射后入射至一号反射镜(9)，经所述一号反射镜(9)反射至二号反射镜(13)，经所述二号反射镜(13)反射至二号遮光屏(10)，经所述二号遮光屏(10)透射后入射至三号反射镜(11)，经所述三号反射镜(11)反射后入射至探测器(12)的探测面。

2.根据权利要求1所述的用于固体材料高温热辐射物性实验的杂散辐射抑制装置，其特征在于它还包括加热装置(16)，所述加热装置(16)用于给加热室(5）加热。

3.根据权利要求1或2所述的用于固体材料高温热辐射物性实验的杂散辐射抑制装置，其特征在于它还包括一号移动机构和二号移动机构，所述一号移动机构由一号刻度导轨(1)和一号光学调整架(2)组成;一号光学调整架(2)的底部位于一号刻度导轨(1)上，并能够在该一号刻度导轨(1)上滑动;所述一号光学调整架(2)的上端与一号移动式消光筒(4)的筒壁固定连接;一号刻度导轨(1)与一号移动式消光筒(4)平行设置;二号移动机构由二号刻度导轨(15)和二号光学调整架(14)组成;二号光学调整架(14)的底部位于二号刻度导轨(15)上，并能够在该二号刻度导轨(15)上滑动;所述二号光学调整架(14)的上端与二号移动式消光筒(7)的筒壁固定连接;二号刻度导轨(15)与二号移动式消光筒(7)平行设置。

4.根据权利要求3所述的用于固体材料高温热辐射物性实验的杂散辐射抑制装置，其特征在于固体材料试样(6)为半透明固体材料试样。

5.基于权利要求１所述的杂散辐射抑制装置的用于固体材料高温热辐射物性实验的杂散辐射抑制方法，其特征是:它由以下步骤实现:

步骤一、将固体材料试样(6)放置于加热室(5)内，并将该固体材料试样(6)加热;

步骤二、将一号移动式消光筒(4)的光出射端和二号移动式消光筒(7)的光入射端插入到加热室(5)内;然后并打开激光器，便该激光器产生入射光，采用一号移动式消光筒(4)对所述入射光进行首次消光，首次消光后的入射光入射至加热室内并经固体材料试样(6)透射后获得透射光;

步骤三、将步骤二获得的透射光采用二号移动式消光筒(7)进行再次消光，获得再次消光后的入射光;

步骤四、采用一号遮光屏(8)对步骤三获得的再次消光后的入射光进行遮挡，获得遮挡后的入射光;

步骤五、将步骤四获得的首次遮挡后的入射光采用一号反射镜(9)进行反射，获得第一次反射后的反射光;

步骤六、将步骤五获得的第一次反射后(9)的反射光采用二号反射镜(13)进行反射，获得第二次反射后的反射光;

步骤七、将步骤六获得的第二次反射后(9)的反射光采用二号遮光屏(10)进行遮挡，获得遮挡后的反射光;

步骤八、将步骤七获得的遮挡后的反射光采用三号反射镜(11)进行反射，获得第三次反射后的反射光，实现对固体材料高温热辐射物性实验的杂散辐射抑制。

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