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高溫黑體輻射源研究與設計
日期：2025-07-04 20:28
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摘要：
高溫黑體輻射源在輻射測量領域具有極其重要地位,因而一直是各國輻射學界研究的重點課題.低溫和中溫黑體輻射源的技術已經較為成熟,而高溫黑體輻射源由于其溫度較高這一特點,國內只有幾家科研機構以及單位能夠生產.本文對開口式高溫黑體輻射源進行了設計,為后續的產品實際生產提供參考.設計的高溫黑體輻射源技術指標如下: 1)黑體空腔有效發射率大于0.998; 2)空腔內壁溫度分布均勻,溫差小于1℃; 3)工作溫度范圍為800-1600℃C; 高溫黑體輻射源的研究主要包括三個方面:黑體輻射源空腔有效發射率計算及空腔結構設計;高溫黑體輻射源的整體熱設計;黑體輻射源發射率驗證.
本文開展的具體工作如下: 首先,用蒙特卡羅法對空腔有效發射率進行了理論計算,分析了黑體空腔有效發射率的主要影響因素.基于計算結果,對黑體空腔的結構尺寸進行了設計,得到了內壁溫度均勻時,有效發射率高于0.998的空腔結構. 其次,對高溫黑體輻射源進行了整體熱設計.包括材料的選擇,溫度均勻性的實現以及溫度穩定性控制三個方面.借助Fluent軟件,對高溫黑體輻射源的內部溫度場進行數值模擬,設計出了一個性能優異的帶補償腔和輔助加熱的黑體輻射源.結果表明,*高溫度接近1600℃C時,其空腔內壁溫差小于1℃. *后,對實際黑體輻射源的發射率驗證方法進行了研究.采用間接測量方法對北京南奇星公司生產的HG-1高溫黑體輻射源進行了發射率驗證并分析了測量結果的不確定度.利用該黑體輻射源對德國BRUKER公司生產的VERTEX80V傅里葉紅外光譜儀進行了實驗校準.
本文開展的具體工作如下: 首先,用蒙特卡羅法對空腔有效發射率進行了理論計算,分析了黑體空腔有效發射率的主要影響因素.基于計算結果,對黑體空腔的結構尺寸進行了設計,得到了內壁溫度均勻時,有效發射率高于0.998的空腔結構. 其次,對高溫黑體輻射源進行了整體熱設計.包括材料的選擇,溫度均勻性的實現以及溫度穩定性控制三個方面.借助Fluent軟件,對高溫黑體輻射源的內部溫度場進行數值模擬,設計出了一個性能優異的帶補償腔和輔助加熱的黑體輻射源.結果表明,*高溫度接近1600℃C時,其空腔內壁溫差小于1℃. *后,對實際黑體輻射源的發射率驗證方法進行了研究.采用間接測量方法對北京南奇星公司生產的HG-1高溫黑體輻射源進行了發射率驗證并分析了測量結果的不確定度.利用該黑體輻射源對德國BRUKER公司生產的VERTEX80V傅里葉紅外光譜儀進行了實驗校準.