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摘要设计了基于傅立叶红外光谱仪的不透明样品法向光谱发射率测量方案。运用数学建模的方法，分析了傅立叶红外光谱仪的数学原理，引入吸收因子的概念建立了样品封闭腔模型，导出了光谱信号与样品定向光谱发射率的表达式。基于所建模型分析了波长、样品和腔体的温度、发射率变化时黑体背景模型的相对误差，为系统设计提供依据。针对SiC和Al2O3两种样品，实验研究了不同加热工况下所能达到的温度值，SiC的温度值明显高于Al2O3，燃料燃烧充分时，样品温度随火焰喷嘴到样品距离的减小而增大。5676
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关键词 不透明 发射率 数学模型 误差分析
毕业设计说明书（论文）外文摘要
Title Normal Spectral Emissivity Measurement of Opaque Samples at High Temperatures
Abstract
Based on a Fourier transform infrared (FTIR) spectrometer, an experimental system was designed to measure the normal spectral emissivity of opaque samples. By means of mathematical modeling analysis, a mathematical principle of FTIR was analyzed, a sample enclosure model was constructed by introducing an absorption factor concept and a correlation between spectral signal and spectral emissivity was given. Based on the model, the effect of spectral, temperature and emissivity of sample and enclosure on the relative error of emissivity from black surrounding model was analyzed, it provides proof for the design of scientific system.Temperature distribution of sample under different heating conditions was experimentally researched for SiC and Al2O3, the temperature of SiC is higher than that of Al2O3, the sample temperature decreases with the increase of distance between flame nozzle and sample when the fuel burns completely.
Keywords opaque spectral emissivity mathematical model error analysis
目 次
1 引言（或绪论） 1
1.1 研究背景与意义 1
1.2 发射率 2
1.3 发射率的测量方法 3
1.4 论文的主要工作 8
2 理论模型 9
2.1 光路系统分析 10
2.2 傅立叶红外光谱仪分析11
2.3 样品系统分析15
2.4 黑体背景模型误差分析 21
3 实验装置25
3.1 傅立叶红外光谱仪25
3.2 黑体辐射源 25
3.3 样品系统26
3.4 实验步骤27
4 样品温度与加热工况的关系28
4.1 样品测温装置图 28
4.2 Al2O3样品温度与加热工况的关系29
4.3 SiC样品温度与加热工况的关系31
结论 35
致谢 36
参考文献37
附录A 主要符号表38
1 引言
1．1 研究背景与意义
材料表面的反射率是表征材料表面辐射本领的物理量，它是影响材料的热辐射能力及其光谱分布、物体间换热量的主要参数。
发射率在现代科学、技术、工业生产中扮演越来越重要的角色，例如军事中的红外隐身技术、航空航天领域、太阳能热利用领域等，这些领域一般归结为研究某种热控涂层达到降低或增强辐射的目的。
红外隐身技术主要研究的是降低飞机自身的辐射。一项主要实现途径是通过降低辐射源的温度和发射率达到降低飞机自身辐射的目的，使得红外探测仪不能发现飞机或不易发现飞机达到隐身的目的。
航天飞行器经历发射、入轨、飞行乃至再入大气的过程，经历不同程度的气动加热阶段，热控制的好坏不仅关系到航天器总体的工作性能好坏，而且对飞行任务的成败造成重大影响。因此必须采取有效的热控涂层保证内部环境温度。
太阳能的高效转化研究中，太阳辐射能的辐射特性是固有的，只能着眼于研究和改进辐射接收体的表面辐射性质，这种制作光谱选择性表面的技术称作太阳能表面技术[1]。光谱选择性表面技术从太阳能高效转化层面上看，基本涵盖了太阳能应用的各个方面，如太阳能集热器中的光谱选择性吸收涂层和透过涂层，太阳能电池中的绒面和减反射面等。这些技术的理论分析涉及到两个重要的参数：吸收率α和发射率ε。例如就太阳能热利用来说，要求太阳能集热器的吸收面对太阳辐射具有尽可能高的吸收率，而对红外辐射具有尽可能低的辐射率。