CN219551702U - 一种高温物体表面发射率测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种高温物体表面发射率测量装置，包括底座和被测物体，所述底座上侧设置有加热平台，所述被测物体放置在加热平台上侧，所述底座上侧还固定设置有第一靠板和第二靠板，电器盒上通过导线连接有多个热电偶系统探头，所述第二靠板上设置有伸缩机构，所述伸缩机构输入端安装有手轮，所述伸缩机构输出端安装有总辐射热流计系统传感器和红外热像仪系统镜头，通过改变旋转手轮旋转方向，伸缩机构可使总辐射热流计系统传感器和红外热像仪系统镜头交替移动到被测物体正上方；有益效果：该测量装置操作简单；且保证红外热像仪系统镜头和总辐射热流计系统传感器的测量高度和伸出距离，提高测量数据的精确性。

Description

一种高温物体表面发射率测量装置

技术领域

本实用新型涉及辐射换热技术领域，具体是指一种高温物体表面发射率测量装置。

背景技术

自然界中的各个物体都在不停地向空间散发出辐射热，同时又在不停地吸收其它物体散发出的辐射热，这种在物体表面之间由辐射与吸收综合作用下完成的热量传递就是辐射换热，辐射换热是各种工业炉、锅炉等高温热力设备中重要的换热方式。

黑体是能发射全波段的热辐射，在相同的温度条件下，辐射能力最大，在一定温度下，将灰体的辐射能力与同温度下黑体的辐射能力之比定义为物体的发射率(黑度)，物体表面的发射率与物体的性质、表面状况和温度等因素有关，是物体本身的固有特性，与外界环境情况无关，通常物体的发射率需实验测定。

根据测量原理的不同，发射率测量方法可分为量热法(如稳态、瞬态等)、反射法(如热腔反射计法、积分球反射计法、激光偏振法等)、能量法(如红外傅里叶光谱法、黑体法等)、多波长法等。其中，傅里叶光谱法比较典型，能够实现宽波长范围、宽温度范围的光谱发射率的高精度测量，但是系统价格昂贵、构造复杂。

因此，一些结构简单、操作方便的发射率测量方法被提出，其中比较典型的是红外测温仪(红外热像仪)--热电偶结合法(如申请号为200510047985.4、201310047855.5、

201510812414.9的专利)和红外热像仪—黑体结合法(如申请号为201310669324.X、

201510401884.6的专利)。

但是，基于红外测温仪(红外热像仪)的发射率测量方法是基于红外光谱的，在操作过程中，需要将红外热像仪系统的镜头和总辐射(红外+可见光)热流计系统的传感器先后移动到被测物体上方，传统人工手动移动的话，高度和移动位置不好把握，导致测量数据存在瑕疵，影响实验结果，同时传统测试没有考虑可见光的影响，通常情况下，辐射力中可见光的份额可以忽略不计，但是随着物体温度的升高特别是对于高温物体，辐射力中可见光的份额不可忽略。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服背景技术中的问题，提供一种制造成本低、操作简单、测量精确和充分考虑可见光份额的高温物体表面发射率测量装置。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案为：一种高温物体表面发射率测量装置，包括底座和被测物体，所述底座上侧设置有加热平台，所述被测物体放置在加热平台上侧，所述底座上侧还固定设置有第一靠板和第二靠板，所述第一靠板侧壁设置有电器盒，所述电器盒上通过导线连接有多个热电偶系统探头，所述第二靠板上设置有伸缩机构，所述伸缩机构输入端安装有手轮，所述伸缩机构输出端安装有总辐射热流计系统传感器和红外热像仪系统镜头，通过改变旋转手轮旋转方向，伸缩机构可使总辐射热流计系统传感器和红外热像仪系统镜头交替移动到被测物体正上方。

进一步地，所述伸缩机构包括转动设置在第二靠板上的螺杆一和螺杆二，所述螺杆一位于螺杆二的正下方，所述螺杆一与螺杆二靠近加热平台一端分别配合套设有螺纹套一和螺纹套二，所述螺纹套一另一端与总辐射热流计系统传感器固定连接，所述螺纹套二另一端与有红外热像仪系统镜头固定连接，所述螺杆一和螺杆二上还分别套设有互相啮合的齿轮一和齿轮二，所述手轮安装在螺杆一或螺杆二上。

进一步地，所述第二靠板上还设置有与螺杆一平行的限位杆一和与螺杆二平行的限位杆二，所述螺杆一与螺杆二外侧壁分别对应设置有固定板一和固定板二，所述限位杆一和限位杆二分别对应滑动穿过固定板一和固定板二。

进一步地，所述加热平台的四周还设置有防止热量散失的围板。

进一步地，所述被测物体为高温不透明物体。

进一步地，所述热电偶系统的热电偶探头的数量可以是一个或多个，探头尺寸优选小的。

进一步地，所述热流计系统的传感器为总辐射红外+可见光传感器。

进一步地，位于所述电器盒下方的第一靠板侧壁设置有收纳盒。

进一步地，所述底座上侧板还设置有控制中心，所述控制中心上设置有显示器。

本实用新型与现有技术相比的优点在于：

1、该装置通过设置加热平台、第二靠板、手轮、伸缩机构等，可以将红外热像仪系统镜头和总辐射热流计系统传感器先后移动到被测物体正上方，操作简单。

2、该测量装置在生产制造时，螺杆一与螺杆二的高度以及螺纹套的最大伸出长度提前设置好的，因此在测量时，可以保证红外热像仪系统镜头和总辐射热流计系统传感器的测量高度和伸出距离，提高测量数据的精确性，为实验成功提供有效保证。

3、该测量装置结构简单，制造成本低，便于采购。

4、与红外测温仪(红外热像仪)--热电偶结合法和红外热像仪—黑体结合法相比，本实用新型采用总辐射(红外+可见光)热流计系统的传感器，充分考虑了高温物体辐射力中可见光的份额。

附图说明

图1是本实用新型红外热像仪系统的镜头测量时的示意图。

图2是本实用新型总辐射热流计系统的传感器测量时的示意图。

如图所示：1、底座，2、被测物体，3、加热平台，4、第一靠板，5、第二靠板，6、电器盒，7、热电偶系统探头，8、手轮，9、总辐射热流计系统传感器，10、红外热像仪系统镜头，11、螺杆一，12、螺杆二，13、螺纹套一，14、螺纹套二，15、齿轮一，16、齿轮二，17、限位杆一，18、限位杆二，19、固定板一，20、固定板二，21、围板，22、收纳盒，23、控制中心。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

结合附图1，一种高温物体表面发射率测量装置，包括底座1和被测物体2，底座1上侧壁设置有加热平台3，被测物体2放置在加热平台3上侧，底座1上侧还固定设置有第一靠板4和第二靠板5，第一靠板4侧壁设置有电器盒6，电器盒6上通过导线连接有多个热电偶系统探头7，第二靠板5上设置有伸缩机构，伸缩机构输入端安装有手轮8，伸缩机构输出端安装有总辐射热流计系统传感器9和红外热像仪系统镜头10，通过改变手轮8旋转方向，伸缩机构可使总辐射热流计系统传感器9和红外热像仪系统镜头10交替移动到被测物体2正上方。

伸缩机构包括转动设置在第二靠板5上的螺杆一11和螺杆二12，螺杆一11位于螺杆二12的正下方，螺杆一11与螺杆二12靠近加热平台3一端分别配合套设有螺纹套一13和螺纹套二14，螺纹套一13另一端与总辐射热流计系统传感器9固定连接，螺纹套二12另一端与有红外热像仪系统镜头10固定连接，螺杆一11和螺杆二12上还分别套设有互相啮合的齿轮一15和齿轮二16，手轮8安装在螺杆一11或螺杆二12上。

第二靠板5上还设置有与螺杆一11平行的限位杆一17和与螺杆二12平行的限位杆二18，螺杆一11与螺杆二12外侧壁分别对应设置有固定板一19和固定板二20，限位杆一17和限位杆二18分别对应滑动穿过固定板一19和固定板二20。

加热平台2的四周还设置有防止热量散失的围板21，围板21可以避免热量过度的散失，有利于加速温度的升高，提高实验效率；被测物体2为高温不透明物体；热电偶系统的热电偶探头3的数量可以是一个或多个，热电偶探头尺寸优选小的；热流计系统的传感器5为总辐射红外+可见光传感器；位于电器盒6下方的第一靠板4侧壁设置有收纳盒22。

底座1上侧板还设置有控制中心23，控制中心23上设置有显示器，显示器用于显示测量数据以及分析处理后的数据。

工作原理：将被测物体2放置在加热平台3上，在被测物体2上表面的特征点上布置热电偶系统探头7，如图1，红外热像仪系统镜头10在被测物体2正上方进行测量，当需要将红外热像仪系统镜头10移走，将总辐射热流计系统传感器9移动至被测物体2正上方时，正向转动手轮8，手轮8带动螺杆一11旋转，螺杆一11在旋转过程中通过限位杆一17和固定板一19的配合，使螺纹套一13向左运动，螺纹套一13带动总辐射热流计系统传感器9向左运动，当螺纹套一13伸出至最大距离时，总辐射热流计系统传感器9正好位于被测物体2的正上方，从而可以对被测物体2进行测量，与此同时，螺杆一11旋转过程中，通过齿轮一15与齿轮二16的配合，可使螺杆二12反向旋转，螺杆二12在限位杆二18和固定板二20的配合下，使螺纹套二14向右移动，螺纹套二14带动红外热像仪系统镜头10向右运动，从而将红外热像仪系统镜头10从被测物体2上方移走；如图2，总辐射热流计系统传感器9在被测物体2正上方，当需要将总辐射热流计系统传感器9移走，将红外热像仪系统镜头10移动至被测物体2正上方时，反向转动手轮8即可实现，原理与上述一致，从而使得该测量装置操作简单方便，由于测量高度和伸出距离是固定设置，因此可以充分保证测量数据的准确性；同时与红外测温仪(红外热像仪)--热电偶结合法和红外热像仪—黑体结合法相比，本实用新型采用总辐射(红外+可见光)热流计系统的传感器，充分考虑了高温物体辐射力中可见光的份额。

本实用新型提供一种高温物体表面发射率测量过程，具体实施步骤如下：

第一步，根据被测物体2上表面的具体情况，确定被测物体上表面的特征点的数量和位置。

第二步，在被测物体2上表面的特征点上布置热电偶系统探头7。

第三步，通过加热平台3对被测物体2进行加热，控制中心23中的热电偶系统通过热电偶系统探头7对被测物体2进行监测，热值至被测物体2上表面温度达到设定值并稳定，记录热电偶系统测得的各特征点温度值T；此时，T为一组值。

第四步，查询材料发射率表，给控制中心23中的红外热像仪设定一个初步的发射率，将红外热像仪系统的镜头10移动到被测物体2正上方，得到被测物体2上表面的温度场T。

第五步，将T与T中相对应的点的值进行比对，反复调整控制中心23中红外热像仪中设定的发射率，直至T中相对应的点的值与T接近一致。此时红外热像仪测得的被测物体2上表面温度场T为最终温度场，利用控制中心中2的红外热像仪数据处理软件计算得到被测物体上表面的平均温度T。

第六步，移开红外热像仪系统的镜头10，将总辐射(红外+可见光)热流计系统的传感器9移动到被测物体2正上方，从而测得实际物体的辐射力E；

第七步，根据斯蒂芬-玻尔兹曼定律计算得到表面发射率ε。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高温物体表面发射率测量装置，包括底座(1)和被测物体(2)，其特征在于：所述底座(1)上设置有加热平台(3)，所述被测物体(2)放置在加热平台(3)上侧，所述底座(1)上侧还固定设置有第一靠板(4)和第二靠板(5)，所述第一靠板(4)侧壁设置有电器盒(6)，所述电器盒(6)上通过导线连接有多个热电偶系统探头(7)，所述第二靠板(5)上设置有伸缩机构，所述伸缩机构输入端安装有手轮(8)，所述伸缩机构输出端安装有总辐射热流计系统传感器(9)和红外热像仪系统镜头(10)，通过改变手轮(8)旋转方向，伸缩机构可使总辐射热流计系统传感器(9)和红外热像仪系统镜头(10)交替移动到被测物体(2)正上方。

2.根据权利要求1所述的一种高温物体表面发射率测量装置，其特征在于：所述伸缩机构包括转动设置在第二靠板(5)上的螺杆一(11)和螺杆二(12)，所述螺杆一(11)位于螺杆二(12)的正下方，所述螺杆一(11)与螺杆二(12)靠近加热平台(3)一端分别配合套设有螺纹套一(13)和螺纹套二(14)，所述螺纹套一(13)另一端与总辐射热流计系统传感器(9)固定连接，所述螺纹套二(14)另一端与有红外热像仪系统镜头(10)固定连接，所述螺杆一(11)和螺杆二(12)上还分别套设有互相啮合的齿轮一(15)和齿轮二(16)，所述手轮(8)安装在螺杆一(11)或螺杆二(12)上。

3.根据权利要求2所述的一种高温物体表面发射率测量装置，其特征在于：所述第二靠板(5)上还设置有与螺杆一(11)平行的限位杆一(17)和与螺杆二(12)平行的限位杆二(18)，所述螺杆一(11)与螺杆二(12)外侧壁分别对应设置有固定板一(19)和固定板二(20)，所述限位杆一(17)和限位杆二(18)分别对应滑动穿过固定板一(19)和固定板二(20)。

4.根据权利要求1所述的一种高温物体表面发射率测量装置，其特征在于：所述加热平台的四周还设置有防止热量散失的围板(21)。

5.根据权利要求1所述的一种高温物体表面发射率测量装置，其特征在于：所述被测物体(2)为高温不透明物体。

6.根据权利要求1所述的一种高温物体表面发射率测量装置，其特征在于：所述热电偶系统的热电偶探头(7)的数量可以是一个或多个。

7.根据权利要求1所述的一种高温物体表面发射率测量装置，其特征在于：所述热流计系统的传感器(9)为总辐射传感器。

8.根据权利要求1所述的一种高温物体表面发射率测量装置，其特征在于：位于所述电器盒(6)下方的第一靠板(4)侧壁设置有收纳盒(22)。

9.根据权利要求1所述的一种高温物体表面发射率测量装置，其特征在于：所述底座(1)上侧板还设置有控制中心(23)，所述控制中心(23)上设置有显示器。