熱輻射計

熱輻射計

熱輻射計是熱能輻射轉移過程的量化檢測儀器,是用於測量熱輻射過程中熱輻射遷移量的大小、評價熱輻射性能的重要工具。既熱輻射的大小表征熱輻射能量轉移的程度。換句話說,熱輻射計是測量熱輻射能量傳遞大小和方向的儀器。

簡介

熱輻射計(Heat Radiation Meter,Radiation Flux Meter ),也稱輻射熱通量計,輻射熱流計。

熱輻射計是熱流計(熱通量計)的一個分類。20世紀90年代初美國Honywell公司在氧化釩薄膜用於非製冷紅外微測熱輻射計研究取得了突破性進展,非製冷紅外微測熱輻射計研究和套用引起人們的極大關注。該器件的原理是紅外輻射引起氧化釩紅外敏感薄膜溫度升高,利用其電阻隨溫度變化,通過微橋支撐結構將信號傳輸到讀出電路,形成單元紅外信息。通過二維陣列信息的組合形成紅外圖像。涉及的核心技術有位於矽基底的讀出積體電路技術,懸浮於基底之上的氮化矽微橋技術和沉積在微橋上的氧化釩紅外敏感薄膜技術三個方面。

構成

由輻射熱流感測器、顯示儀表及聯接導線組成。

顯示儀表可以是數字電壓表,也可以是數據記錄儀或數據採集系統。

輻射熱流感測器是熱流感測器(熱通量感測器)的一個分類。

分類

依據熱輻射電磁波的波長可以分為:總(總輻射+對流)熱流計、紅外熱輻射計,總(紅外+可見光)輻射計,陽光輻射強度計等。

依據環境溫度可以分為:低溫熱輻射計,高溫熱輻射計(如火焰量熱計最高可達1900℃)。

套用

進行深入研究包括輻射加熱源測試,陽光輻射強度和太陽能設備測試,火災的發生和防護測試,火藥、炸藥、推進劑的熱強度和熱分布測試,各種燃燒室的熱強度和熱分布測試,人工環境的熱舒適測試和控制,高溫風洞試驗,等等。

熱輻射測試中有些項目可以需要同時考慮進行熱對流的測試。

此類測試有些也有相應的國家標準,如GB/T 11785-2005、GB/T 4200-1997、GB/T 18204.17-2000等。

發展進程

因為熱輻射感測器是熱輻射計的一次敏感元件,因此熱輻射感測器的發展進程決定的熱輻射計的發展進程。

當飛行器在大氣層中高速飛行時會產生嚴重的氣動光學效應,光學視窗外的激波層產生的高溫激波熱輻射會對目標成像過程造成干擾,嚴重影響系統的辨識能力。為了提升紅外探測器的工作性能,必須對激波流場的熱輻射特性。

傳統的熱輻射感測器包括圓箔式(Gardon)、塞式(Schmidt Boelter)、2п式等熱輻射感測器。

最新型的熱輻射感測器是薄膜式熱輻射感測器。

塞式(Schmidt Boelter)和2п式等熱輻射感測器正在逐漸被由快速回響型薄膜熱輻射感測器所取代。但是用於高速瞬態快速測量(10~20ms)的圓箔式(Gardon)熱輻射感測器一直沿用至今。這是因為最新的快速回響型薄膜熱輻射感測器的回響時間還不能超過20ms。

熱流計的顯示儀表從最初的毫伏計、數字電壓表也已經發展到使用高精度的數據記錄儀和數據採集系統。

校準

熱輻射計在使用一段時間後(通常是一年左右),應該進行必要的重新校準,以確保其測量的準確性。

校準熱輻射計應該對其熱輻射感測器和顯示儀表分別予以單獨的校準。

我國還沒有校準熱輻射感測器的國家標準,僅有一個國防工業的行業標準。

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