４２、ｓ　２　１９９７年１２月　宇航计测技术　第１　７卷第６期　材料红外辐射特。陛的评价方法　衫夸．　２　

俞伦鹏一　旦一　２　ｊ／　

文　摘　介绍了一种利用光谱发射率的测量结果来评价新型材料和涂料的红外辐射特　性的方法。光谱范围为（０　６７～１００）　ｍ，温度变化为从室温到１　０００Ｃ，光谱发射率为０．Ｏ　０～　０．９９５，测量不确定度为２　＝请方法成功地解决了科研生产中的实环问题：　主题词苎　！壁·光谱，望塑盟型一红处盛基盐　ｔ墼筮擅立Ｌ　

ｌ　引　言　

红外技术在军事上有着广泛的应用。如在红外隐身武器的研制中，希望利用红外涂料使　武器的表面辐射特性在红外波段尽量接近环境的辐射特性，从而避免被敌方的红外探测系　统发现。而在红外诱饵的研制时，又希望能利用材料本身或表面涂料所显现的辐射特性与真　目标的辐射特性近似，给敌方的红外探测系统造成假象，从而达到迷惑敌人的目的。目前，对　这些材料在研翩过程中的测试和最终效果的评价，大多采用模拟实验或现场试验来鉴别。而　实验的方法和测试方法的不同，又往往得出不同的结论而产生分歧。　近年来，红外技术在民用工业中的应用也越来越多．如利用木材对某些红外波段的强吸　收性而设计特定波段强辐射加热器对术材进行烘干，因此提高了烘干效率，缩短了术材干燥　时间；对于某些加热炉　在炉内壁浍高发射率涂料，外表面涂低发射率材料，从而提高ｒ加热　效率，降低了散热损失，等等　但这些材料和涂料的辐射特性如何，如何进行检验和鉴别，一　直是个难题。　过去，用辐射温度计测量材料的热辐射特性，以测量的温度来估计辐射率。这种方法比　较粗糙，所评价的波长受测温仪的工作波长限制。　红外热像仪的问世，为材料热辐射特性的测量提供了新的测试手段ｔ与辐射测温仪相　比，测量的波长要宽，并以热图形式直观表达出温度场的分布，在辐射测温和材料的热辐射　特性测量方面有很大的进步，但在测量热辐射特性方面还存在一定的不足。首先，红外热像　仪测量出的辐射特性，是红外热像仪工作波段内的平均值；其次，红外热像仪在定量测量材　料表面发射率时准确性不够，只能介于定性和定量之间。　

收稿日期｛１９９７　０８一Ｏ５　＊国肪科研基盘资助项目　＊＊中国航天工业总盛司１０２所，高级工程师，男，４２　·１０００７６　

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维普资讯 http://www.cqvip.com 传统的发射率测量装置．测量的是材料的全（光谱）发射率．对于材料辐射特性的评价．　只能给出一个综合指标．而无法给出光谱特性。　本文介绍用光谱发射率的测量结果来科学地评价材料的热辐射特性。目前．光谱　发射率的测量范围为（０．６７～１００），ｕｍ，温度变化可从室温到１　０００　Ｃ．光谱发射率为０．０５０　～０．９９５．发射率测量不确定度为２　利用光谱发射率测量结果来评价材料的热辐射特性．　才是真正从光谱发射微观上来了解材料的辐射特性　我们认为利用本文介绍的方法，在目前　众多的方法中．是科学地、准确地评价材料辐射特性的最好方法。　

２评价方法及依据　材料的光谱发射率是指在相同温度和波长下，实际目标光谱辐射能与黑体辐射能之比．　即　

Ｅ（＾，７、）＝Ｅ（＾，７　）／Ｅ　（＾，丁）　（１）　式中：ｅ（　，丁）——目标或材料的光谱发射率；Ｅ（　．Ｔ）——实际目标的光谱辐射能量．　ｗ／（ｍ。·ｐ．ｍ）；Ｅ　（　．丁）——黑体的光谱辐射能量．ｗ／（ｍ。·　ｍ）；丁——辐射温度，Ｋ；　——　辐射波长，　ｍ。　根据斯忒藩一玻耳兹曼定律　

Ｅ＝ｅＥ＾＝ＥａＴ　（２）　式中：Ｅ——物体的全发射率；Ｅ——物体的总辐射能．ｗ／ｍ　；　——斯忒藩一玻耳兹曼常量．　Ｗ／（ｍ　·Ｋ‘）　实际物体的光谱辐射能为　

Ｅ（　．Ｔ）＝ｅ（　，丁）·Ｅ＾（　，丁）＝Ｅ（＾，丁）·ｆｌ　／Ｚｅｘｐ（ｆ２／　）一１］　（３）　在相同温度下．物体的光谱辐射能与光谱发射率有关。对于灰体，光谱发射率不随波长　和温度变化．即光谱发射率与全发射率为同一个常数　理想的黑体和灰体在自然界并不多　见，但近似灰体的物体还是很多，如在常温下，红砖的发射率约为０．９．草地约为０．８．树林约　为０．８５．砂土约为０．６０，它们可近似看作灰体，其光谱辐射能在各波长的分布基本与普朗克　定律相同。而对非灰体，光谱发射率是温度和波长的函数，因此光谱辐射能在各波长上的能　量分布与普朗克公式相比有一定的偏差，有的甚至差异很大，光谱发射率直接反映了物体光　谱辐射能的分布情况。　下面结合一些具体事例来阐述利用光谱发射率的测量来对材料热辐射特性进行评价　空气对于红外波段，其吸收率根据波长的不同而不同　通常．空气在四个红外波段的红　外光吸收率最低．我们将这四个波段称为大气窗口．其中最主要的渡段为（３～５），ｕｍ和（８　１４）Ｉ』ｍ两个大气窗口。因此，对于红外臆身材料的研制．主要是关注材料在大气窗口范围　内的热辐射特性以及对太阳光的反射特性。如地面军用设施，若需成功地躲避红外探测器的　探测，其表面涂层的热辐射特陛则应尽可能接近所处的环境辐射。用光谱发射率来表述，涂　４］一　

维普资讯 http://www.cqvip.com 层的发射率应和环境发射率一致。对ｆ因发热温度较高的部位．应采用发射率较低的涂料涂　覆．这样才能躲避红外探测器的探测，隐蔽的效果才好　对于红外诱饵材料，主要的Ｅｌ的是这些材料在工作时，希望能产生比较明显的探测目　标　因此，这些材料的光谱发射率应尽可能接近真实目标　目前，存工业上　各种涂层种类很多．有的用于加热，有的用于保温　这些材料的效果怎　样，如何进行评价和鉴别．Ｅｌ前还没有统一标准　如何选择利用这些材料．　为没有相应的技　术数据，往往带有很大的盲Ｅｌ性．常常困选择不当而造成投人和收获不相符　这里介绍根据　维恩位移定律和光谱发射率来进行评价和选择．并用实际应用事倒来说明　维恩位移定律为　

ＡＴ一２８９７．６“ｍ·Ｋ　【４）　如某加热炉壁面工作温度为７００　Ｃ，根据式（４）计算得出最大光谱辐射能的波长约为３　ｍ．在（２～６）　ｎ１波段集中６５　以上的辐射能。因此　只要选择（２～６）ｐ．ｍ波段内的高发射　率材料或涂料，就足以提高加热效率　如某炼钢炉的外壁温度为２５０　Ｃ，希望选择一种涂料涂在表面　减少辐射热损失　根据　式（４）计算，最大光谱辐射能的波长约为５．５　ｍ，在【２～ｌ２）　ｍ波段内集中ｒ　７０　以上的　辐射能．只要选择（２～１　２）ｔ￣ｒｔｌ波段内低发射率涂料涂覆，就足以达到Ｅｌ的　

３结束语　利用光谱发射率来评价材料或涂料的辐射特陛，是一种科学、准确可靠的方法．．从根本　上解决了如何评价材料和涂料热辐射特性问题　用本方法，对红外隐身和红外诱饵材料的研　制．能促进研制过程不断改进，缩短研制周期．减少现场试验次数．节省科研经费．并对这些　材料的评价提供了，一种有效的方法。对工业应用的涂料，采用光谱发射率和维恩位移定律·　结合使用温度进行比较和分析，给出了正确的、科学的、公正的评价，并为工业应用中的涂料　选择提供了种有效的手段。　

参考文献　１　（美）ｊ．Ｐ霍尔曼．传热学．马庆芳等译．北京：人民教育出版社，１　９７９　２俞伦鹏，王文革．固体材料表面光谱发射翠测量．导弹与航天运载技术，１　９９７（３）：３８～６，２　

４２　（下接第５２页）　

维普资讯 http://www.cqvip.com 加以确定　参考文献　】　邓想珍．异步电动机业频洲速系统Ｒ其应用．武汉：华中理工大　５版社　Ｉ　９９２　２王晓萍　高精度瞬志转速删ｆ－ｔ法电到　倥表．１　９９３（２）　

Ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　ｒｏｔａｔｉｎｇ　ｓｐｅｅｄ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｕｓｅｄ　ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ　

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（上接第４　２页）　Ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｒａｄｉａｔｉｏｎ　

ｆｏｒ　ｍａｔｅｒｉａｌ　

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