Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для измерения интегральной полусферической излучательной способности частично прозрачных материалов

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения полусферической излучательной способности частично прозрачных материалов при высоких температурах.

Известно устройство для измерения нормальной спектральной излучательной способности частично прозрачных материалов при высоких температурах (B.C. Дождиков, В.Г. Журавлев, Ю.Н. Журавлева и др. Высокоскоростная автоматизированная установка для исследования спектральной излучательной способности частично прозрачных материалов при высоких температурах. Измерительная техника, 1985, №1).

Устройство предназначено для измерения нормальной излучательной способности неэлектропроводящих образцов материалов.

Наиболее близким по технической сути из известных устройств является устройство, содержащее вакуумную камеру, радиационный нагреватель с расположенным в нем датчиком тепловых потоков и механизм вращения исследуемого образца (Л.Я. Падерин, Б.В. Прусов, О.Д. Токарев. Установка для исследования интегральной полусферической излучательной способности теплозащитных материалов и терморегулирующих покрытий. Ученые Записки ЦАГИ, т. XLII, №1, 2011, стр. 53-61). Устройство обеспечивает измерение при высоких температурах интегральной полусферической излучательной способности непрозрачных теплозащитных материалов, но не позволяет измерять излучательную способность частично прозрачных материалов.

Задачей и техническим результатом настоящего изобретения является создание устройства, позволяющего измерять интегральную полусферическую излучательную способность частично прозрачных материалов при высоких температурах.

Решение задачи и указанный технический результат достигаются тем, что в устройстве для измерения интегральной полусферической излучательной способности частично прозрачных материалов при высоких температурах, включающем вакуумную камеру, исследуемый образец, механизм вращения образца, плоский радиационный нагреватель с расположенными в нем датчиками температуры и тепловых потоков, охранный теплоизолятор, содержится второй дополнительный плоский радиационный нагреватель, идентичный первому имеющемуся, с расположенными в нем датчиками температуры и тепловых потоков, установленный напротив исследуемого образца симметрично с первым имеющимся радиационным нагревателем, при этом датчики обоих нагревателей расположены напротив друг друга.

На фиг. 1 представлена схема устройства.

Устройство (фиг. 1) содержит вакуумную камеру 1, образец 2, механизм вращения образца 3, радиационные нагреватели 4 и 7, с расположенными на них термопарными датчиками 6 и 9, датчиками теплового потока 5 и 8 и охранный теплоизолятор 10.

Исследуемый образец материала 2 устанавливается на узле крепления механизма вращения 3 между двумя радиационными нагревателями 4, 7. Датчики тепловых потоков 5 и 8 расположены в нагревателях 4, 7 напротив друг друга симметрично относительно образца 2. Теплоизолятор 10 расположен по периметру образца 2.

Механизм вращения 3 служит для устранения возможной неравномерности температурного поля образца 2 из-за наличия в нагревателе 2 зон, занятых датчиками теплового потока 5 и 8.

Установка датчиков тепловых потоков 5 и 8 напротив друг друга устраняет влияние прямого и отраженного излучения нагревателей 4, 7 на излучения образца 2.

Нагреватели 4, 7 совместно с теплоизолятором 10 обеспечивают изотермичность исследуемого образца, необходимую при измерении излучательной способности частично прозрачных материалов.

Определение интегральной полусферической излучательной способности частично прозрачных материалов основано на измерении плотности потоков собственного излучения образца датчиками тепловых потоков, предварительно проградуированными по модели абсолютно черного тела.

Измерения заключаются в фиксировании интегрального потока собственного излучения образца при равенстве температур нагревателей.

Процедура измерений состоит в следующем.

После выхода устройства на стационарный тепловой режим, фиксируемый температурными датчиками 6 и 9, образец 2 приводится во вращение и с помощью датчиков 5 и 8 измеряется плотность собственного теплового потока. По результатам этих измерений излучательная способность образца материала ε вычисляется по следующей зависимости

где q - плотность собственного излучения образца, измеренная датчиком 5 (или 8);

σ - постоянная Стефана-Больцмана;

Т₆ - температура, фиксируемая термопарой 6 (или 9).

Проведенные испытания показали, что предлагаемое устройство позволяет измерять излучательные характеристики как частично прозрачных, так и непрозрачных материалов в важном для практики диапазоне температур вплоть до 2000 К.