哈爾濱工業大學齊宏獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉哈爾濱工業大學申請的專利高溫紅外頭罩不同厚度材料熱輻射特性高效測量系統及方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN114646663B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-19發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202210324793.7,技術領域涉及:G01N25/20;該發明授權高溫紅外頭罩不同厚度材料熱輻射特性高效測量系統及方法是由齊宏;朱澤宇;趙穎;任亞濤;何明鍵;高包海設計研發完成,并于2022-03-30向國家知識產權局提交的專利申請。
本高溫紅外頭罩不同厚度材料熱輻射特性高效測量系統及方法在說明書摘要公布了:高溫紅外頭罩不同厚度材料熱輻射特性高效測量系統及方法,屬于熱輻射測量技術領域。為了解決現有的采用數值模擬方法存在因為受到待測材料厚度以及測量誤差的影響較大導致的重建結果精度交叉的問題。本發明沿輻射傳遞方向將紅外頭罩試件等分,根據輻射傳輸原理和能量守恒關系依次得到透過頭罩材料第1層、第1~2層、……、1~n層的總輻射;隨后基于能量法推演出厚度為Δ且溫度為T的紅外頭罩材料的透過率和自身輻射與整個紅外探測頭罩的透過率和自身輻射之間所滿足的代數關系。通過實驗測量出厚度x的紅外頭罩的透射率和自身輻射等熱輻射特性,基于代數關系計算單位厚度材料的的熱輻射特性數據。主要用于獲得紅外頭罩的熱輻射特性。
本發明授權高溫紅外頭罩不同厚度材料熱輻射特性高效測量系統及方法在權利要求書中公布了:1.一種高溫紅外頭罩不同厚度材料熱輻射特性高效測量方法,其特征在于,包括以下步驟: 步驟一、搭建高溫紅外頭罩不同厚度材料熱輻射特性高效測量系統;所述系統包括傅里葉變換紅外光譜儀、加熱爐、黑體爐、溫控巡檢儀和數據采集及處理系統;測量時,傅里葉紅外光譜儀的探測鏡頭中心、加熱爐中心以及黑體爐腔體中心設置在同一條水平線上; 步驟二、初始階段,不啟動加熱爐,加熱爐內不放置樣品,啟動黑體爐,設定黑體爐溫度為Tb,用傅里葉紅外光譜儀獲取黑體的紅外輻射Lobj; 步驟三、將紅外頭罩樣品放置于高溫加熱爐內加熱,待紅外頭罩樣品材料溫度達到指定溫度Twin且分布均勻后,用紅外探測器獲取透過紅外頭罩樣品材料的紅外輻射Ltot; 步驟四、控制樣品材料溫度,使其溫度保持Twin不變,改變黑體溫度Tb狀態下,重復步驟二與步驟三,獲取多組黑體溫度Tb,i狀態下的紅外輻射Lobj,i和Ltot,i;其中下標i表示第i次測量; 步驟五、當材料的溫度不變時,其輻射特性參數為固定值,通過對試驗結果的統計,利用最小二乘法擬合多組黑體溫度Tb,i狀態下的紅外輻射Lobj,i和Ltot,i,進而得出溫度Twin均勻分布的紅外頭罩樣品材料的透過率τT,win和自身輻射LT,win; 步驟六、沿厚度方向將紅外頭罩樣品等分成n層,根據能量守恒關系獲得單位厚度Δ的紅外頭罩樣品材料的表觀光譜透過率自身輻射并基于獲得表觀法向光譜發射率 步驟七、根據輻射傳輸逆問題求解算法,假設紅外頭罩樣品材料的折射率為吸收系數為通過求解輻射傳輸方程計算得到該紅外頭罩樣品材料的出射界面上任意角度的表觀光譜輻射強度表觀法向光譜發射率估計值以及表觀光譜透過率估計值 步驟八、將步驟六得到的紅外頭罩樣品材料的表觀法向光譜發射率與表觀光譜透過率和步驟七得到的紅外頭罩樣品材料的表觀法向發射率估計值與表觀光譜透過率估計值代入如下目標函數計算公式,計算得到目標函數值Fobj; 步驟九、判斷步驟八中的目標函數值Fobj是否小于設定閾值ξ, 若是,則步驟八中所假設的紅外頭罩樣品材料的折射率吸收系數即為該的紅外頭罩樣品材料的真實折射率、吸收系數; 若不是,則返回步驟七,根據逆問題算法更新的紅外頭罩樣品材料的折射率吸收系數重新設定紅外頭罩樣品材料的折射率和吸收系數重新計算,直至步驟八中的目標函數值Fobj小于設定閾值ξ,得到該紅外頭罩樣品材料的真實折射率吸收系數 結合步驟六,目前獲得了溫度為Twin的樣品材料的自身輻射折射率吸收系數 步驟十、改變樣品材料的溫度Twin,重復步驟二至步驟九,以獲得不同溫度Twin,j下,單位厚度Δ紅外頭罩樣品材料的折射率吸收系數與自身輻射其中下標j表示第j組測量; 通過計算得到單位厚度Δ紅外頭罩樣品材料的不同方向的自身輻射 通過不同溫度Twin,j下的樣品材料的折射率吸收系數與自身輻射建立不同溫度單位厚度Δ紅外頭罩材料的輻射物性數據庫; 步驟十一、利用物理離散的思想,將待測紅外頭罩均勻分成m層厚度為Δ的薄層;使用紅外熱像儀測量,待測工況下,各個紅外頭罩薄層的溫度,記為Twin,k,其中下標k=1,2,…,m,表示第k個薄層;根據測量結果建立紅外頭罩的溫度場,查詢步驟十中建立的不同溫度單位厚度Δ紅外頭罩材料的輻射物性數據庫,得到各個紅外頭罩薄層的折射率、吸收系數、自身輻射分布場以及不同方向輻射分布場;進而得到紅外頭罩內不同位置處的折射率以及吸收系數,通過沿厚度方向疊加獲取待測紅外頭罩的方向輻射強度以及方向發射率。
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