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高溫黑體輻射源研究與設(shè)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(lǐng)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(shù)已經(jīng)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(nèi)只有幾家科研機構(gòu)以及單位能夠生產(chǎn).本文對開口式高溫黑體輻射源進行了設(shè)計,為后續(xù)的產(chǎn)品實際生產(chǎn)提供參考.設(shè)計的高溫黑體輻射源技術(shù)指標如下: 1)黑體空腔有效發(fā)射率大于0.998; 2)空腔內(nèi)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(fā)射率計算及空腔結(jié)構(gòu)設(shè)計;高溫黑體輻射源的整體熱設(shè)計;黑體輻射源發(fā)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(fā)射率進行了理論計算,分析了黑體空腔有效發(fā)射率的主要影響因素.基于計算結(jié)果,對黑體空腔的結(jié)構(gòu)尺寸進行了設(shè)計,得到了內(nèi)壁溫度均勻時,有效發(fā)射率高于0.998的空腔結(jié)構(gòu). 其次,對高溫黑體輻射源進行了整體熱設(shè)計.包括材料的選擇,溫度均勻性的實現(xiàn)以及溫度穩(wěn)定性控制三個方面.借助Fluent軟件,對高溫黑體輻射源的內(nèi)部溫度場進行數(shù)值模擬,設(shè)計出了一個性能優(yōu)異的帶補償腔和輔助加熱的黑體輻射源.結(jié)果表明,*高溫度接近1600℃C時,其空腔內(nèi)壁溫差小于1℃. *后,對實際黑體輻射源的發(fā)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(chǎn)的HG-1高溫黑體輻射源進行了發(fā)射率驗證并分析了測量結(jié)果的不確定度.利用該黑體輻射源對德國BRUKER公司生產(chǎn)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(fā)射率進行了理論計算,分析了黑體空腔有效發(fā)射率的主要影響因素.基于計算結(jié)果,對黑體空腔的結(jié)構(gòu)尺寸進行了設(shè)計,得到了內(nèi)壁溫度均勻時,有效發(fā)射率高于0.998的空腔結(jié)構(gòu). 其次,對高溫黑體輻射源進行了整體熱設(shè)計.包括材料的選擇,溫度均勻性的實現(xiàn)以及溫度穩(wěn)定性控制三個方面.借助Fluent軟件,對高溫黑體輻射源的內(nèi)部溫度場進行數(shù)值模擬,設(shè)計出了一個性能優(yōu)異的帶補償腔和輔助加熱的黑體輻射源.結(jié)果表明,*高溫度接近1600℃C時,其空腔內(nèi)壁溫差小于1℃. *后,對實際黑體輻射源的發(fā)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(chǎn)的HG-1高溫黑體輻射源進行了發(fā)射率驗證并分析了測量結(jié)果的不確定度.利用該黑體輻射源對德國BRUKER公司生產(chǎn)的VERTEX80V傅里葉紅外光譜儀進行了實驗校準.