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[硕士论文] 徐赛锋
工程热物理 南京理工大学 2013(学位年度)
摘要:黑体辐射源在辐射测量领域具有极其重要地位,因而一直是各国辐射学界研究的重点课题。低温和中温黑体辐射源的技术已经较为成熟,而高温黑体辐射源由于其温度较高这一特点,国内只有几家科研机构以及单位能够生产。本文对开口式高温黑体辐射源进行了设计,为后续的产品实际生产提供参考。设计的高温黑体辐射源技术指标如下:
   1)黑体空腔有效发射率大于0.998;
   2)空腔内壁温度分布均匀,温差小于1℃;
   3)工作温度范围为800~1600℃;
   黑体辐射源的研究主要包括三个方面:黑体辐射源空腔有效发射率计算及空腔结构设计;黑体辐射源的整体热设计;黑体辐射源发射率验证。本文开展的具体工作如下:
   首先,用蒙特卡罗法对空腔有效发射率进行了理论计算,分析了黑体空腔有效发射率的主要影响因素。基于计算结果,对黑体空腔的结构尺寸进行了设计,得到了内壁温度均匀时,有效发射率高于0.998的空腔结构。
   其次,对高温黑体辐射源进行了整体热设计。包括材料的选择,温度均匀性的实现以及温度稳定性控制三个方面。借助Fluent软件,对高温黑体辐射源的内部温度场进行数值模拟,设计出了一个性能优异的带补偿腔和辅助加热的黑体辐射源。结果表明,最高温度接近1600℃时,其空腔内壁温差小于1℃。
   最后,对实际黑体辐射源的发射率验证方法进行了研究。采用间接测量方法对北京南奇星公司生产的HG-1高温黑体辐射源进行了发射率验证并分析了测量结果的不确定度。利用该黑体辐射源对德国BRUKER公司生产的VERTEX80V傅里叶红外光谱仪进行了实验校准。
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