几种铝合金发射率特性研究
发布时间：2021-02-13 22:40
随着铝合金材料的广泛应用以及我国制造业水平的不断提高,不同行业对铝合金品质的要求越来越高。在铝合金的冶炼加工过程中,温度是一个非常重要的参数,制造高性能的铝合金材料离不开对温度的精确测量与控制。铝合金器件在加工生产过程中其温度的精确控制对产品质量的把控和能源的节约均起到关键性作用。传统的测温方法（如热电偶接触法测温）已无法满足铝合金器件移动生产过程的需要,辐射测温作为一种新兴的温度测量方法被广泛应用于现代冶金工业生产加工过程中。然而,辐射测温仪器往往需要手动输入待测物体表面的发射率数值,其输入发射率数值不准确必将导致测温结果出现较大偏差。由于实际生产加工过程中器件的温度、表面氧化、表面形貌等的改变均会造成材料表面发射率数值发生变化。因此,为了提高铝合金材料的冶炼质量,精确地测量空气中铝合金在高温状态下氧化过程的发射率数据、探究其变化规律刻不容缓。本文第一章介绍了发射率的研究背景与现实意义,阐述了材料发射率的特点及其研究现状,总结了几种材料发射率测量方法、特点和本文主要研究内容。第二章对热辐射的基本理论、基本测量仪器及常见发射率测量装置的结构组成进行了详细地介绍。第三章对本研究中所使用的...
【文章来源】：河南师范大学河南省
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
现有发射率测量方法分类
7第二章热辐射的基本理论及基本测量仪器2.1热辐射的基本理论众所周知，任何高于绝对零度的物体每时每刻都在向外界以电磁波的方式辐射能量，热辐射的基本理论是研究物体热辐射特性的基础，也是发射率研究需要掌握的基本理论。本章主要对红外热辐射的基本理论及一般发射率测量装置系统布局进行了介绍，主要包括：红外热辐射的基本理论（基尔霍夫定律、普朗克公式、斯忒藩-玻尔兹曼定律、维恩位移定律等）和基于能量对比法的发射率测量理论，介绍了一般的光谱发射率测量装置的原理，下面将进行热辐射基本理论的详细介绍。2.1.1Kirchhoff定律Kirchhoff定律是Kirchhoff在1860年通过对比研究总结出的理论，是红外物理热辐射理论中最基础的定律，也是基于能量守恒定律将物体的吸收率和发射率关联在一起的定律。图2-1置于等温腔的目标物体如图2-1所示，将任一物体A放置于一个温度为T的真空等温腔内。物体A和温度恒为T的恒温腔将会出现辐射热交换，经过一段时间后，物体A将与真空恒温腔达到同一温度，此时即为热平衡状态。当物体A达到热平衡状态后，其向外辐射的热功率必将等于其吸收的热辐射功率，只有这样物体A才能处于恒温状态。则可以得出结论：=MEα或M=αgE(2-1)
8式中，α，M和E分别表示等温腔中物体A的吸收率，表面辐射出射度以及辐射照度。由此定律可以得出：任何物体的吸收能力如果越强，那么其发射能力必定也会越强[35]。即：良好的吸收体必定为良好的发射体。这一定律也可表述为：任何物体的辐射强度和其吸收率的比值是一定值，且该数值只与物体本身温度和波长有关，与物体本身性质没有关系。根据Kirchhoff定律可以求得物体的表面发射率值，即：0=MEε(2-2)式（2-2）中，ε表示物体表面发射率、M表示物体表面辐射出射度、E0表示与物体处于同一温度时理想黑体的辐射出射度。当研究不透明的物体时其透射率可以认为是零。因此，求解不透明物体发射率时可由下式得出：ε=1-ρ)2-3)式中，ρ代表物体表面反射率，此式是运用间接法求解物体表面发射率的基本原理依据。2.1.2普朗克公式二十世纪九十年代，普朗克根据量子统计理论推导出与实验测量结果一致的理论公式，即著名的普朗克公式，其是黑体热辐射基本公式。图2-2黑体在不同温度下辐射出射度随波长分布曲线普朗克公式的数学表示形式为：2015/11TCTCMeλλλ=g(2-4)
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于有限元法的铸轧速度对7050铝合金温度和应力的影响分析[J]. 张明达,王洪斌,张利阳,曹立亭. 科技创新与应用. 2017(20)
[2]基于傅里叶红外光谱仪的远红外贴法向发射率测定[J]. 李风光,张峻梓,闫钧,邵蕊娜,康劲风. 河南医学研究. 2015(06)
[3]基于傅里叶红外光谱仪的材料发射率测量方法研究[J]. 张岚,张术坤,蔡静. 工业计量. 2015(04)
[4]温度和加热时间对大气环境中纯铁光谱发射率的影响[J]. 于坤,王文宝,张凯华,刘玉芳. 光谱学与光谱分析. 2014(09)
[5]基于积分球反射计的红外光谱发射率测量系统校正方法[J]. 张宇峰,戴景民,张昱,潘卫东,张磊. 光谱学与光谱分析. 2013(08)
[6]铸造铝合金技术的现状及未来发展[J]. 梁宏伟. 企业技术开发. 2012(32)
[7]基于稳态卡计法的半球向全发射率测量技术综述[J]. 辛春锁,何小瓦,杨阳,邓建兵. 宇航计测技术. 2011(04)
[8]发射率混合测量技术及在红外辐射测温中的应用[J]. 薛生虎,方荣瑞,唐红,郑永军. 计量学报. 2010 (04)
[9]热电偶测温原理及应用[J]. 张明春,肖燕红. 攀枝花科技与信息. 2009(03)
[10]红外热像仪精确测温技术[J]. 李云红,孙晓刚,原桂彬. 光学精密工程. 2007(09)
博士论文
[1]基于傅立叶红外光谱仪的材料光谱发射率测量技术的研究[D]. 王新北.哈尔滨工业大学 2007
[2]多光谱辐射测温技术研究[D]. 戴景民.哈尔滨工业大学 1995
硕士论文
[1]钴和镍光谱发射率特性研究[D]. 郭帅.河南师范大学 2017
[2]几种常用钢材的光谱发射率特性研究[D]. 张飞麟.河南师范大学 2017
[3]基于光栅单色仪的光谱发射率测量装置[D]. 张凯华.河南师范大学 2015
本文编号：3032684
【文章来源】：河南师范大学河南省
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
现有发射率测量方法分类
7第二章热辐射的基本理论及基本测量仪器2.1热辐射的基本理论众所周知，任何高于绝对零度的物体每时每刻都在向外界以电磁波的方式辐射能量，热辐射的基本理论是研究物体热辐射特性的基础，也是发射率研究需要掌握的基本理论。本章主要对红外热辐射的基本理论及一般发射率测量装置系统布局进行了介绍，主要包括：红外热辐射的基本理论（基尔霍夫定律、普朗克公式、斯忒藩-玻尔兹曼定律、维恩位移定律等）和基于能量对比法的发射率测量理论，介绍了一般的光谱发射率测量装置的原理，下面将进行热辐射基本理论的详细介绍。2.1.1Kirchhoff定律Kirchhoff定律是Kirchhoff在1860年通过对比研究总结出的理论，是红外物理热辐射理论中最基础的定律，也是基于能量守恒定律将物体的吸收率和发射率关联在一起的定律。图2-1置于等温腔的目标物体如图2-1所示，将任一物体A放置于一个温度为T的真空等温腔内。物体A和温度恒为T的恒温腔将会出现辐射热交换，经过一段时间后，物体A将与真空恒温腔达到同一温度，此时即为热平衡状态。当物体A达到热平衡状态后，其向外辐射的热功率必将等于其吸收的热辐射功率，只有这样物体A才能处于恒温状态。则可以得出结论：=MEα或M=αgE(2-1)
8式中，α，M和E分别表示等温腔中物体A的吸收率，表面辐射出射度以及辐射照度。由此定律可以得出：任何物体的吸收能力如果越强，那么其发射能力必定也会越强[35]。即：良好的吸收体必定为良好的发射体。这一定律也可表述为：任何物体的辐射强度和其吸收率的比值是一定值，且该数值只与物体本身温度和波长有关，与物体本身性质没有关系。根据Kirchhoff定律可以求得物体的表面发射率值，即：0=MEε(2-2)式（2-2）中，ε表示物体表面发射率、M表示物体表面辐射出射度、E0表示与物体处于同一温度时理想黑体的辐射出射度。当研究不透明的物体时其透射率可以认为是零。因此，求解不透明物体发射率时可由下式得出：ε=1-ρ)2-3)式中，ρ代表物体表面反射率，此式是运用间接法求解物体表面发射率的基本原理依据。2.1.2普朗克公式二十世纪九十年代，普朗克根据量子统计理论推导出与实验测量结果一致的理论公式，即著名的普朗克公式，其是黑体热辐射基本公式。图2-2黑体在不同温度下辐射出射度随波长分布曲线普朗克公式的数学表示形式为：2015/11TCTCMeλλλ=g(2-4)
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于有限元法的铸轧速度对7050铝合金温度和应力的影响分析[J]. 张明达,王洪斌,张利阳,曹立亭. 科技创新与应用. 2017(20)
[2]基于傅里叶红外光谱仪的远红外贴法向发射率测定[J]. 李风光,张峻梓,闫钧,邵蕊娜,康劲风. 河南医学研究. 2015(06)
[3]基于傅里叶红外光谱仪的材料发射率测量方法研究[J]. 张岚,张术坤,蔡静. 工业计量. 2015(04)
[4]温度和加热时间对大气环境中纯铁光谱发射率的影响[J]. 于坤,王文宝,张凯华,刘玉芳. 光谱学与光谱分析. 2014(09)
[5]基于积分球反射计的红外光谱发射率测量系统校正方法[J]. 张宇峰,戴景民,张昱,潘卫东,张磊. 光谱学与光谱分析. 2013(08)
[6]铸造铝合金技术的现状及未来发展[J]. 梁宏伟. 企业技术开发. 2012(32)
[7]基于稳态卡计法的半球向全发射率测量技术综述[J]. 辛春锁,何小瓦,杨阳,邓建兵. 宇航计测技术. 2011(04)
[8]发射率混合测量技术及在红外辐射测温中的应用[J]. 薛生虎,方荣瑞,唐红,郑永军. 计量学报. 2010 (04)
[9]热电偶测温原理及应用[J]. 张明春,肖燕红. 攀枝花科技与信息. 2009(03)
[10]红外热像仪精确测温技术[J]. 李云红,孙晓刚,原桂彬. 光学精密工程. 2007(09)
博士论文
[1]基于傅立叶红外光谱仪的材料光谱发射率测量技术的研究[D]. 王新北.哈尔滨工业大学 2007
[2]多光谱辐射测温技术研究[D]. 戴景民.哈尔滨工业大学 1995
硕士论文
[1]钴和镍光谱发射率特性研究[D]. 郭帅.河南师范大学 2017
[2]几种常用钢材的光谱发射率特性研究[D]. 张飞麟.河南师范大学 2017
[3]基于光栅单色仪的光谱发射率测量装置[D]. 张凯华.河南师范大学 2015
本文编号：3032684
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