材料红外发射率检测方法原理及操作步骤

在材料热学性能评估中，红外发射率是一项关键参数。它直接决定了材料的辐射换热效率，对航空航天、建筑节能及工业生产等领域至关重要。准确测量该参数，需依靠科学的检测方法。聚检通第三方检测机构在日常技术咨询中发现，许多工程师对具体原理与操作步骤存在疑问。究竟主流检测方法有哪些？其核心原理与标准化操作流程又是怎样的？下面聚检通小编将为大家介绍一下，帮助您做出明智的选择。

一、 法向光谱发射率测量法

此方法用于获取材料在特定波长及法向方向上的精确发射率数据。

1.  原理概述

基于普朗克黑体辐射定律与基尔霍夫定律。通过对比相同温度下，待测样品与理想黑体在相同波长处的光谱辐射亮度，计算得出光谱发射率。核心公式为：ε(λ, T) = L_sample(λ, T) / L_blackbody(λ, T)。

2.  操作步骤

准备阶段。确保样品表面洁净、平整、无氧化层。使用傅里叶变换红外光谱仪与黑体炉系统。将样品与黑体源置于同一温控环境中。

测量阶段。分别采集并记录黑体源在设定温度下的标准光谱辐射曲线。快速替换为样品，保持温度绝对一致，采集样品的光谱辐射曲线。

计算阶段。利用专用软件，将两条曲线按波长进行逐点比值运算，最终得到材料在设定温度下的法向光谱发射率曲线。

二、 积分半球发射率测量法

此方法旨在测量材料在全波长范围和半球空间内的平均发射率，更贴近工程实际应用。

1.  原理概述

采用积分球装置与热流计或辐射计。积分球内壁涂有高反射材料，能将样品发射的辐射能均匀漫反射。通过测量样品引入后球内辐射通量的变化，对比已知发射率的参考板数据，可积分计算得出全波长半球总发射率。

2.  操作步骤

系统校准。将高发射率标准参考板置于积分球样品端口。启动辐射源与探测器，记录标准信号值作为基准。

样品测试。将待测样品替换标准板，严密覆盖样品端口。确保样品温度均匀稳定。启动测试，记录探测器接收的辐射信号。

数据处理。依据辐射传递理论模型，通过比较样品信号与标准信号，并考虑积分球自身几何因子与壁面反射率，计算得到材料的半球总发射率。

三、 辐射计直接测量法

这是一种相对快速、常用于现场或在线检测的间接比较方法。

1.  原理概述

使用已校准的辐射测温仪或专用发射率测量仪。仪器内置已知发射率设置功能。通过测量样品的表观辐射温度，并辅以接触法测量的真实温度，利用斯特藩-玻尔兹曼定律反推其有效发射率。

2.  操作步骤

仪器校准。选用与被测样品发射率范围接近的标准板，对辐射计进行现场校准。确保环境无强对流与背景辐射干扰。

温度测量。将热电偶或热电阻紧密贴合样品背面，准确测得其实质温度。同时，用辐射计对准样品同一区域，读取其表观辐射温度。

反推计算。将实测真实温度与表观温度代入辐射测温公式，迭代求解出样品在当前测温波段及视角下的有效发射率值。

四、 瞬态测量法（如激光闪射法扩展应用）

适用于高温或特定瞬态过程下发射率的动态测量。

1.  原理概述

核心是创造瞬态热激励并监测热辐射响应。常用高能短脉冲激光加热样品微小区域。利用高速红外探测器记录表面辐射亮度随时间的变化曲线。通过分析温升曲线与理想黑体响应的偏差，可推导出发射率随温度变化的动态关系。

2.  操作步骤

搭建系统。配置脉冲激光器、高速红外探测阵列与同步数据采集系统。样品需制备成薄片状。

实施测量。在真空或惰性环境中，用激光脉冲均匀照射样品前表面。红外探测器同步监测样品背面或特定方向的辐射信号。

模型拟合。将测得的时间-辐射强度数据，结合热扩散模型进行非线性最小二乘拟合。同时反演出材料的热扩散率与光谱发射率。

以上就是关于材料红外发射率检测方法的全部内容。选择合适方法需综合考虑材料状态、温度范围及精度要求。聚检通第三方检测机构拥有上述完备的检测平台与资深工程师团队，可依据国际国内标准提供精确、可靠的发射率检测与数据分析服务，为产品研发与质控提供坚实数据支撑。