红外隐身涂层发射率如何测量?
几乎每个人的孩童时期都幻想自己能有一身隐形衣,穿上就能让别人看不见自己。而在真实世界中,这种技术正通过一种神奇的材料变为现实:红外隐身涂层。无论是歼-35的次亮相宣告中国空军正式迈入“双隐形战机时代”,还是歼-36的新型隐形蒙皮打破美国在隐身技术上的垄断,其中都蕴含着材料红外发射率的精确操控。
一、红外发射率
根据基尔霍夫热辐射定律,处于热力学平衡态的不透明物体,其对特定波长辐射的光谱吸收率(αλ)恒等于其同温度、同波长的光谱发射率(ελ),即:αλ=ελ。发射率ε定义为物体实际表面在给定温度T、波长λ下的辐射出射度与同温度、同波长下理想黑体辐射出射度之比,取值范围在0到1之间。
所有物体都在持续向外散发红外辐射,军用装备(如飞机)因发动机工作或气动摩擦产生的热量,在红外探测器下如同黑夜中的火炬般显眼。降低这种可探测性的关键,在于控制物体表面的红外辐射特性,降低其被红外探测系统发现的概率,而发射率是衡量这一调控效果的关键参数。
二、测量方法——GJB 2502.3-2006
根据《GJB 2502.3-2006 航天器热控涂层试验方法 第三部分:发射率(国家军标)》,将发射率测量方法分为半球发射率稳态量热计法、法向发射率、辐射计法及反射法—便携式等。
1.半球发射率稳态量热计法:测定航天器热控涂层被测试样和参比试样的半球发射率。
半球发射率测试范围为0.03~0.98,测试精度为0.01。
将试样置于真空冷壁中,其热辐射可由外加电功率来补偿。按公式计算试样半球发射率。
式中:
εH—半球发射率;
U1——标准电阻的端电压,单位为伏(V);
U——主加热器的端电压,单位为伏(V);
σ——斯忒藩一玻耳兹曼常数,其值为5.67×10……-8,单位为瓦每平方米每四次方开(W/(m2K4))
F——试样热辐射的表面积,单位为平方米(m2);
R——标准电阻的电阻值,单位为欧姆(Ω);
T1——试样温度,单位为开(K);
T2—真空冷壁的平均温度,单位为开(K)。
2.法向反射率法:测定航天器热控涂层被测试样的法向发射率。
法向发射率测试范围为0.04~0.98,测试精度为0.015。
通过测试同一温度下被测试样的辐射指示值和黑体腔的辐射指示值,按公式(2)计算被测试样的法向发射率。
式中:εn——被测试样的法向发射率;Φs——从检测仪器上读出的被测试样辐射指示值;Φb——从检测仪器上读出的黑体腔辐射指示值。
3.辐射计法:测定航天器热控涂层被测试样的半球发射率。
半球发射率测试范围为0.03~0.95,测试精度为0.015。
辐射计探测器的输出信号与被测试样的发射率成线性关系,通过比较辐射计配备的高、低发射率参比试样和被测试样输出信号的大小,直接得到被测试样的发射率。
4.6反射法一便携式:测定航天器和零部件表面热控涂层的半球发射率。
半球发射率测试范围为0.04~0.95,测试精度为0.015。
通过探测器检测到的椭球腔体里所有反射能,按下列公式计算试样的半球反射率。
式中:
ρ——试样的半球反射率;
Ip——检测到的能量,单位为瓦每平方米(W/m²);
TIR——红外辐射源温度,单位为开(K)。
当试样为不透明时,试样的半球发射率按下列公式计算。
三、反射法一便携式发射率测量
发射率是红外隐身涂层“隐身能力”的直接体现,其测量贯穿于材料研发、生产质控、性能评估、方案验证的全流程。准确测量发射率,才能确保红外隐身涂层从设计到应用的每一步都可控、可靠,最终实现预期的隐身效果。
RLK650 pro便携式红外发射率测量仪,是新型的光电测量仪器,可充分满足测试需求,广泛应用于材料表面红外发射率的测量、材料研究、性能评估。
设备特点
·测量原理:积分半球反射法测量原理;
·测量波段:3-5 μm & 8-14 μm双波段测量准确度高;
·测量体积更小、重量更轻;
·测量精度进一步提升;
·测量速度更快,测量效率更高;
·结构设计更为精巧,美观可靠;
·彩色触摸屏设计, 全中文界面一目了然;
·支持MicroSD卡存储,TXT文件格式,方便后续数据分析。
旭阿科技具有丰富的发射率测量仪代理经验,欢迎您来电或留言咨询。
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