材料发射率测量技术与应用/张宇峰,楚春雨,卢一林,刘春梅 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子版 mobi 在线

红外发射率是红外热物性领域的重要参数，在航空航天、国防、地质测绘及民用等领域中都有着至关重要的作用。随着科学技术的迅速发展，各领域对其测量精度的要求也越来越高，但材料发射率并不是材料的本征特性，它不仅与材料的组成成分、材料温度、波长有关，还与材料的表面状态、辐射的观察方向等多种因素有关，故很难准确测量。本书主要讲述发射率的理论知识、测量技术，并对典型应用装置进行了介绍。本书中的例子都是在生产生活中已经得到广泛应用的实例。

本书可以帮助刚接触材料发射率的科技工作者由浅到深地去思考、研究材料的发射率。对熟悉发射率的工作者则提供更深层次的内容，助其在发射率的研究上更进一步。

1发射率概述1

1.1发射率定义1

1.1.1半球发射率1

1.1.2方向发射率2

1.1.3光谱发射率2

1.1.4全波长发射率3

1.2发射率与辐射测温关系3

1.2.1热辐射体的分类3

1.2.2辐射温度分类4

1.3发射率变化规律8

1.4发射率测量技术应用领域9

1.4.1航空航天10

1.4.2国防军事10

1.4.3工业生产11

1.4.4能源利用11

1.4.5节能环保12

2发射率测量方法13

2.1量热法13

2.1.1稳态量热法14

2.1.2瞬态量热法14

2.2能量法15

2.2.1测量原理15

2.2.2FTIR光谱法15

2.3反射法18

2.3.1热腔反射计18

2.3.2积分球18

2.3.3积分球测温方法18

2.4多光谱法21

2.4.1测量原理21

2.4.2发射率假设模型22

3发射率测量理论基础25

3.1红外辐射25

3.2辐射度量26

3.3黑体理论30

3.3.1基尔霍夫定律30

3.3.2黑体辐射31

3.3.3辐射亮度与能量密度的关系32

3.3.4朗伯辐射体32

3.4黑体辐射定律33

3.4.1普朗克公式33

3.4.2维恩位移定律40

3.4.3斯蒂芬玻耳兹曼定律42

4发射率机理模型44

4.1金属材料44

4.1.1Drude模型44

4.1.2常见金属发射率模型45

4.2非金属材料45

4.2.1洛伦兹复介电函数模型45

4.2.2SiC材料发射率模型46

4.3多膜系材料47

4.3.1有效介质理论47

4.3.2传播矩阵理论49

4.3.3太阳能吸热材料发射率模型51

4.4涂层材料64

4.4.1Mie散射理论66

4.4.2KubelkaMunk理论71

4.4.3红外低发射率涂层发射率模型74

4.4.4光谱带宽发射率的计算75

4.5表面形貌对发射率的影响76

4.5.1材料光谱发射率与表面形貌参数关系76

4.5.2光学光滑表面76

4.5.3光学粗糙表面77

5发射率测量技术基础79

5.1黑体79

5.1.1面源黑体79

5.1.2腔式黑体81

5.2加热技术83

5.2.1电阻加热83

5.2.2激光加热84

5.2.3感应加热85

5.3红外探测器87

5.3.1光伏探测器87

5.3.2光电导探测器89

5.3.3热释电探测器90

5.3.4热电堆91

5.4分光器件91

5.4.1滤光片91

5.4.2单色仪92

5.4.3光谱仪95

5.5信号处理100

5.5.1放大100

5.5.2滤波100

5.5.3锁相放大器102

5.6真空技术103

5.6.1舱体设计103

5.6.2真空测量104

5.6.3真空泵106

6低温材料发射率测量112

6.1测量原理112

6.2系统设计115

6.2.1真空腔体及泵组115

6.2.2Bolometer探测器116

6.2.3低温液氮罩117

6.2.4光路调整及斩波装置118

6.3光路119

6.4真空仓升降机构120

7高温材料发射率测量122

7.1高温光谱发射率测量系统设计的技术指标122

7.2试样加热源124

7.2.1加热方式和加热体的选择124

7.2.2中温试样加热炉124

7.2.3高温试样加热炉125

7.3高温辐射样品的表面温度分析127

7.3.1样品表面温度的理论估计127

7.3.2样品温度测量误差对光谱发射率测量结果的影响129

7.3.3样品参数对温度测量结果的影响131

7.4黑体辐射参考源133

7.4.1中温黑体炉134

7.4.2超高温黑体炉134

7.4.3黑体空腔有效发射率的蒙特卡洛法计算135

7.5恒温背景光学系统136

7.5.1恒温光学背景136

7.5.2反射聚焦镜137

7.5.3红外窗口的选择137

7.5.4试样与黑体辐射光路的一致性138

7.6温度控制系统138

7.7硅光电高温计139

8常温光谱发射率测量技术141

8.1基于积分球反射计的发射率测量原理141

8.1.1积分球反射计的工作原理141

8.1.2参考标准对发射率量值传递的影响144

8.2辐射功率标定的ISR发射率量值传递方法145

8.2.1入射辐射功率的标定方法145

8.2.2反射辐射功率的推导方法148

8.2.3光谱发射率的量值传递模型151

9多光谱发射率测量技术154

9.1基本原理154

9.2技术应用156

9.2.1关键技术156

9.2.2技术路线157

参考文献162

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书籍介绍

本书通过对发射率的基础介绍，通过原理、试验、数据等方方面面介绍了主流发射率的测量方法和测量设备的介绍。通过红外辐射的知识，从辐射的单位和辐射的度量为出发点，详细结合原理推导和各大辐射理论得出基本公式和原理。然后从市场和国防的需求面展开对发射率的研究，结合国内外主流的四种测试表征方法：量热法、能量法、反射法、多光谱法深入探究讨论。再然后介绍了发射率建模的机理以及各种建模的方法以及完整的发射率测量系统中各大部件之间的关系和要求。最后详细介绍了高中低温相关测试设备和手段，以及最近研发的相关设备。