Устройство для измерения коэффициентов отражения материалов в процессе лучистого нагрева Советский патент 1991 года по МПК G01N21/55 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при исследованиях спектрально-оптических свойств материалов при высоких температурах.

Целью изобретения является повышение стабильности измерений коэффициента отражения.

На чертеже изображено устройство для измерения коэффициентов отражения материалов в процессе лучистого нагрева.

В фокусе радиационной печи, включающей отражатель 1 и лампу 2 высокого давле- ния в качестве источника излучения, размещен образец 3. Над поверхностью образца 3 расположена интегрирующая сфера 4, закрепленная на одном конце штанги 5, вращающейся в горизонтальной плоскости, с осью б вращения и противовесом 7. Интегрирующая сфера 4 снабжена сторонним источником 8 излучения, расположенным внутри нее, и имеет выходной патрубок 9 для наблюдения за образцом под выбранным углом а с помощью оптической системы 10, которая формирует изобретение образца на торце световода 11, разделяющего излучение на несколько оптических каналов 12, каждый из которых имеет интерференционный светофильтр 13 и фотоприемник 14. Интенсивность излучения лампы контролируется с помощью световода 15, один конец которого направлен на стенку сферы 4, а другой разделен на четыре канала 16, имеющих светофильтры 17 и фотоприемники 18. Питание лампы-вспышки осуществляется с помощью блока 19 питания.

Управление системой производится программируемым универсальным контроллером 20, запуск которого осуществляо.

00

4 О

GJ СО

ercq горкомом 21. Регистрирующая часть

включает интегрирующий усилитель 22, коммутатор 23, аналого-цифровой преобразователь 24, программируемый универ- сальный контролер 20 и печатающее устройство 25. Температура образца измеряется с помощью термопары 26 и потенциометра 27. Сфера приводится во вращение с помощью реверсивного двигателя 28,

Способ осуществляют следующим образом.

С помощью радиационной печи, позволяющей получать сфокусированный пучок лучистой энергии, и используя в качестве источника греющего излучения ксеноновую лампу высокого давления, нагревают образец 3 до заданной температуры, контролируемой термопарой 26 с помощью потенциометра 27. Одновременно с помощью реверсивного двигателя 28 приводят во вращение интегрирующую сферу 4, покрытую изнутри BaSCM, и в момент перекрытия сферой 4 греющего излучения с помощью геркона 21 запускают программируемый универсальный контроллер 20, который запускает сторонний источник 8, например лампу-вспышку ИКС-25, и осуществляет управление коммутатором 23, аналого-цифровым преобразователем 24 и печатающим устройством 25. В выходной патрубок 9 попадает (под углом а ) сумма собственного и отраженного от образца излучений. В следующий момент накрытия сферой 4 образца 3 лампу-вспышку 8 не включают и в выходной патрубок 9 попадает только собственное излучение образца. Лучи, проходя через патрубок 9. собираются оптической системой 10 на торец световода 11, в котором делятся на несколько каналов, каждый из которых в зависимости от вида интерференционного светофильтра пропускает лучи определенной длины волны, и попадают далее на фотоприемники 14. Токовый сигнал с фотоприемника 14 по каждому каналу поступает на интегрирующий усилитель 22, где происходит интегрирование фототока. Выходные напряжения усилителя 22 последовательно подаются коммутатором 23 на аналого-цифровой преобразователь 24, с выхода которого электрические сигналы, преобразованные в цифровой код, вводятся в контролер 20, где информация обрабатывается по заданной программе и распечатывается на печатающем устройстве 25. Полусферически направленный спектральный коэффициент отражения pi опредеояют по формуле

flB.T-Ni,

NI - N/i.i

Wl W1 , 0

Ui -U, i

Wl W1 , 0

TT

Uo UT.O U4 i -U4TI.

Wl W1 , 0

Nu i Uc

UTo

5

0

5

Ui 1)эфф.1 - Uc i:

Uo иэфф о - Uc.o,

где UB.II IM.i: Ui - выходной сигнал i-го канала для образца белой поверхности, черной заглушки и исследуемого образца соответственно;

иэфф.и иэфф.о выходные сигналы 1-го и

5

опорного канала с вспышкой;

Uci: Uc.o - вклад собственного излучения образца в выходные сигналы 1-го и опорного канала без вспышки;.

UB.T.I; LU.T.i; UT.I - выходной сигнал 1-го канала для образца белой поверхности, черной заглушки и исследуемого образца соответственно при неработающей лампе- вспышке;

UT.O - выходной сигнал опорного канала при неработающей лампе-вспышке;

РБ,| - спектральный коэффициент отражения образца белой поверхности;

/Эц,1 - спектральный коэффициент отражения черной заглушки.

Формулу для pi заранее вводят в память контроллера.

Изобретение позволяет производить измерения при высоких температурах, « вплоть до температуры плавления. Осуществляя диффузное освещение образца, можно непосредственно измерять полусферически направленный коэффициент отражения, освобождаясь таким образом от с необходимости учета индикатрисы отражения, измерения которой в процессе эксперимента очень трудоемки,неоперативны и не всегда осуществимы. Кроме того, использование изобретения позволяет про- п водить метрологические измерения в жестких условиях лучистого нагрева.

Формула изобретения

Устройство для измерения коэффициентов отражения материалов в процессе лучи- сгого нагрева, содержащее источник 5 теплового излучения и расположенные по ходу его излучения фокусирующее устройство, приспособление для перекрытия теплового излучения, выполненное в виде сектора с отверстием, установлением о с возможностью вращения, держатель образца и блок регистрации падающего на образец собственного и суммы собственного и отраженного от образца излучений, отличающееся тем, что, с целью повышения стабильности измерений коэффициента отражения, в устройство дополнительно введен импульсный источник излучения со

схемой управления, сектор снабжен интегрирующей сферой с тремя отверстиями, одно из которых совмещено с отверстием в секторе, а другие оптически сопряжены с блоком регистрации, при этом испульсный источник излучения размещен внутри интегрирующей сферы.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к исследованиям спектрально-оптических свойств материалов при высоких температурах. Целью изобретения является повышение ста- биль |0сти измерений коэффициента от- раженчя В устройство для измерения коэффициентов отражения в процессе лучистого нагрева введены импульсный источник стороннего излучения, соединенный со y.irл лечия его включением и иит грчрукнцая сфера с ОТВерСТМами, устяиОЬ -.f hHflH С ВОЗМОЖНОСТЬЮ вращения ча платформе Импульсный источник pTcnonoven вн три сферы, что позволяет зме тчть ппг сферически направленный ко фицил HI отражения, не зависящий от угла падения лучей. 1 ил Ё

12 /J М