發(fā)布時(shí)間：2020-11-23 15:43

　　 太空為真空黑冷的環(huán)境,空間飛行器與太空環(huán)境的熱量交換主要是通過熱輻射的方式進(jìn)行。為了使空間飛行器在太空中能正常運(yùn)行,通常在其表面涂覆熱控材料來調(diào)節(jié)航天器表面的熱平衡。通過測量熱控材料的兩個(gè)主要熱物性:太陽吸收比α和發(fā)射率ε來表征材料的熱控制能力。在深空環(huán)境中,由于沒有太陽輻射,材料的發(fā)射率對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的熱輻射特性起著決定性的作用。由維恩定理計(jì)算得,處于50 K黑體熱輻射電磁波主要在遠(yuǎn)紅外波段。通常發(fā)射率的定義為樣品輻射信號(hào)和同溫度下黑體輻射信號(hào)的比值。要得到材料準(zhǔn)確度高的低溫發(fā)射率,需要測得高質(zhì)量的輻射信號(hào)。本課題研究的低溫遠(yuǎn)紅外輻射測量裝置主要由低溫真空樣品室、控溫系統(tǒng)、雙調(diào)制系統(tǒng)和輻射能測量系統(tǒng)組成。低溫真空樣品室的可控溫度范圍是5~300K,在設(shè)定溫度偏差小于0.2 K。整個(gè)光路系統(tǒng)保持優(yōu)于1 mbar的真空度,去除光路中水汽及二氧化碳的影響。研究采用液氮制冷的碲鎘汞探測器來接收中紅外輻射信號(hào),NEP為.12×10~(-13)W?Hz~(1/2)的高靈敏度液氦制冷Bolometer來接收遠(yuǎn)紅外輻射信號(hào),實(shí)現(xiàn)對(duì)微弱低溫輻射信號(hào)的測試。采用雙調(diào)制技術(shù)即斬波器的機(jī)械調(diào)制和step-scan模式下傅里葉變換紅外光譜儀干涉調(diào)制,對(duì)輻射信號(hào)進(jìn)行處理來有效提取樣品輻射信號(hào),消除背景輻射信號(hào)的干擾。利用計(jì)算機(jī)軟件將傅里葉變換紅外光譜儀的電路控制板測得的干涉圖轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛涔庾V。利用溫度補(bǔ)償算法計(jì)算材料在中遠(yuǎn)紅外波段的發(fā)射率,并對(duì)發(fā)射率的不確定度進(jìn)行研究。通過對(duì)普通模式和使用雙調(diào)制技術(shù)測得不同發(fā)射率材料的輻射光譜研究,證明雙調(diào)制技術(shù)能有效消除室溫背景輻射的干擾,獲得材料中遠(yuǎn)紅外輻射光譜。通過研究發(fā)現(xiàn)引起發(fā)射率測量不確定度的因素主要是樣品溫度及其溫度穩(wěn)定性,黑體溫度及其溫度穩(wěn)定性,黑體發(fā)射率和樣品臺(tái)的溫度不均勻性。利用雙調(diào)制技術(shù)得到材料低溫中遠(yuǎn)紅外波段發(fā)射率的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度低于3.302%。
【學(xué)位單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：V25;V520.6
【部分圖文】：

克定律克定律是由馬克斯·普朗克于 1900 年建立，并于 1901 年發(fā)黑體輻射強(qiáng)度與黑體溫度和電磁波波長的關(guān)系。11(,)5/12 =BBcTecLTλλλ是溫度為 T 的黑體在波長 λ 的輻射強(qiáng)度，1c =3 .7419×1常量，c =×W K 221.438810為第二輻射常量。根據(jù)普朗克173 K、213 K、298 K 和 323 K 的黑體在 3～50 μm 波長范圍得到圖 1.1。由圖 1.1 知，在同一波長 λ 處，黑體輻射強(qiáng)度隨加；黑體輻射強(qiáng)度峰值對(duì)應(yīng)的波長隨著溫度的升高逐漸向短不變的情況下，黑體輻射強(qiáng)度隨著波長的增加呈現(xiàn)先增加

了長足的發(fā)展[11]�；�于不同的需求和測試原理，發(fā)展主要分為量熱法、反射法、能量法和多波長法[10, 12-過將被測樣品與其周圍相關(guān)部件組成一個(gè)熱交換系有關(guān)樣品發(fā)射率的傳熱方程，來得到樣品發(fā)射率[15]。又可分為穩(wěn)態(tài)法及瞬態(tài)法。 Warren Tolson[1]等基于在溫度穩(wěn)定時(shí)，熱交換系統(tǒng)定律建立方程式，結(jié)合傳熱方程中熱交換系統(tǒng)的已知該方法能給出全波長半球發(fā)射率，測量準(zhǔn)確度高，但測量光譜全發(fā)射率或定向發(fā)射率。()44heater()samplesampleLHeShroudparasiticinATTQQ +=σε

低溫下遠(yuǎn)紅外輻射信號(hào)測試技術(shù)研究）瞬態(tài)法 瞬態(tài)量熱法是采用激光等使樣品的溫度升高，通過已知試光或其他加熱裝置的加熱功率，結(jié)合輔助設(shè)備得到樣品的發(fā)射率。學(xué)的范毅[16]利用脈沖加熱技術(shù)與積分球反射計(jì)結(jié)合來測量光譜全發(fā)射率。該方法測量精度較高，但只能用于測量導(dǎo)體材料的熱物性
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18 吳曉迪;楊明;呂相銀;楊華;;涂層參數(shù)對(duì)衛(wèi)星動(dòng)態(tài)輻射特性影響分析[J];紅外技術(shù);2009年12期

19 張宣茂;;高效節(jié)電發(fā)熱器簡介[J];機(jī)械開發(fā);1993年03期

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1 馬佳玉;低溫下遠(yuǎn)紅外輻射信號(hào)測試技術(shù)研究[D];中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所);2019年

本文編號(hào)：2894747