紫铜和铝表面氧化对发射率影响的研究

发布时间：2017-04-06 01:06

  本文关键词：紫铜和铝表面氧化对发射率影响的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：发射率是指物体的辐射能力与黑体的辐射能力在同一温度下的比值,我们也可以称之为辐射率。发射率代表的是物体的一项重要的基本特征,是表征着物体表面的一项重要的参数,其在红外测量技术中起到了非常重要的作用。但是由于发射率与众多因数有关,例如:测量温度、材料组成成分、环境因素、金属的表面氧化等,使其要测得准确的发射率非常困难。近几十年来随着红外测温技术快速发展,对发射率的要求也越来越高,科学家们提出了很多测量方法和设计了很多测量仪器,但是到现在为止都还没有哪一种实验仪器能够作为测量发射率的主要的仪器。也正因于此对发射率的全面了解尤为重要。本文利用专门的实验仪器来测量一些常用金属样品的发射率,并通过实验数据对发射率进行解释和说明,着重介绍了物质表面氧化对发射率的影响。这也正是我在研究生期间的主要研究工作。这也给工业生产提供了一定的帮助。金属不管是在日常生活中还是在工业生产、军事等领域都有着重要的运用,随着技术的提高,对金属材料的纯度要求越来越受到广泛的关注,这就有必要在金属生产过程中提高对温度的控制,因为大多数金属在生产过程中都需要高温,例如挤压、热轧和锻造等。为了准确的测得其温度,就必须要提高发射率的准确性,这就要求对发射率要有一个充分的了解。本文在第二章中首先介绍了红外测温法即非接触式测温法,了解红外测温相比于常规测温对温度的测量有哪些优势,之后又对与发射率有关的红外辐射理论进行了详细的阐述,并解释了为什么开有一个小孔的密闭空腔的辐射既是黑体辐射,还对一些基本理论做了简单的介绍。本文还对发射率的影响因数做了详细的介绍,主要从材料本身、温度、材料表面状况、测量环境、表面氧化对发射率的影响;其次还对测量发射率的仪器做了详细的介绍,这个仪器是建立在能量法和基尔霍夫定律理论基础之上的,主要介绍了这个仪器的组成部分和基本原理,还有相比于其他一些仪器的优势。且用该装置测量了几组常用金属的发射率,并对数据进行了解释,根据实验数据分析了光谱发射率与温度和材料表面氧化的关系,通过拟合我们可以得到在给定的温度下发射率与加热时间的函数表达式,也可以清楚的看出两者之间的关系。在本文中主要介绍的是建立在能量法和基尔霍夫定律理论基础之上的测量材料发射率的试验装置和通过这个装置研究了铝3A21、紫铜T2的发射率与材料表面氧化的关系。在实验中,由红外探测器来测量表面温度,由光电二极管检测器接收来自材料样品表面和黑体腔的辐射,测量了铝3A21温度在800K-910K和紫铜T2温度在800K-1100K的发射率。在试验进行时,在空气中对材料进行加热,控制实验的温度,使其保持不变的情况下,观察光谱发射率与加热时间的关系曲线,通过对实验数据的分析得出了表面氧化与发射率的关系,进而得到发射率与加热时间的关系模型;从数据中还可以得出在加热时间相同的情况下发射率与加热温度的关系。材料在空气中进行加热的过程中,表面逐渐形成一层氧化膜,使得发射率发生变化。由实验结果可以看出,特别是在加热初期,氧化最为迅速,对此时的实验结果进行了讨论与分析,通过对实验结果的拟合处理跟分析再结合红外辐射的基本理论得出了发射率与温度的函数关系表达式,从实验结果我们还可以清楚的观察到出发射率的共振峰,这对工业生产提供了一定的帮助。
【关键词】：发射率 红外辐射 表面氧化 拟合
【学位授予单位】：河南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146;O434.3
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 研究发射率的意义9-10
• 1.2 红外辐射的一些基本方法10-11
• 1.3 本文研究的主要内容11-13
• 第二章 红外辐射的基本理论及实践应用13-21
• 2.1 红外辐射的基本规律13-17
• 2.1.1 红外辐射的产生13-14
• 2.1.2 基尔霍夫定律14-15
• 2.1.3 黑体辐射15-17
• 2.2 红外辐射17-18
• 2.2.1 红外辐射的应用17-18
• 2.2.2 红外测温技术18
• 2.3 光的基本特性18-21
• 2.3.1 光的本质18-19
• 2.3.2 光的分类19-21
• 第三章 测量材料发射率的实验装置和影响发射率的因素21-31
• 3.1 测量发射率的实验装置21-25
• 3.1.1 加热系统22
• 3.1.2 探测系统22-23
• 3.1.3 控制与显示系统23
• 3.1.4 实验操作23-24
• 3.1.5 试验装置的优缺点24-25
• 3.2 影响发射率的因素25-31
• 3.2.1 材料对发射率的影响26
• 3.2.2 温度对材料发射率的影响26-27
• 3.2.3 材料表面对发射率的影响27-28
• 3.2.4 测量环境的影响28-29
• 3.2.5 表面氧化对发射率的影29-31
• 第四章 紫铜T2的表面氧化对发射率的影响31-45
• 4.1 引言31-32
• 4.2 测量原理和试验装置的工作原理32-36
• 4.2.1 实验原理32-34
• 4.2.2 实验装置的工作原理34-36
• 4.3 结果与讨论36-43
• 4.3.1 实验过程36-37
• 4.3.2 光谱发射率的强烈振动37-39
• 4.3.3 表面氧化导致光谱发射率的不确定39-41
• 4.3.4 光谱发射率与加热时间的模型41-43
• 4.4 本章小结43-45
• 第五章 表面氧化对铝 3A21的发射率的影响45-53
• 5.1 引言45-46
• 5.2 结果与讨论46-51
• 5.2.1 加热时间对光谱发射率的影响47-50
• 5.2.2 温度对光谱发射率的影响50-51
• 5.3 本章小结51-53
• 第六章 结论与展望53-55
• 参考文献55-63
• 致谢63-64
• 攻读学位期间发表的学术论文目录64-66

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