第35卷，第8期 2015年8月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
300～1123K铜红外光谱发射率特性研究
张凯华'，于坤”，张峰”，刘玉芳1.2* 1.河南师范大学物理与电子工程学院，河南新乡453007 2.北京理工大学光电学院，北京100081
Vol.35,No.8-pp2159-2163
August，2015
不透明物体光谱发射率的反射式测量装置。利用该装置在300～1123K之间对黄铜和紫铜两种样品在波长 1.55m处的光谱发射率进行了系统的研究，探讨了温度、氧化、加热时间等因素对两种铜样品光谱发射率的影响。实验结果表明：黄铜和紫铜的光谱发射率均随温度的升高而增大，并且紫铜的光谱发射率始终大于黄铜的光谱发射率，两种样晶随温度的光谱发射率曲线均出现峰值和谷值。通过分析有氧化膜时金属表面的反射模型，得到了金属表面氧化膜厚度的计算公式，并利用该公式估算了紫铜发射率出现峰值和谷值时氧化膜的厚度。恒温长时间测量结果表明：光谱发射率随加热时间出现小幅增大，2h后，由于样品表面氧化达到一定程度，氧化速率开始变缓，样品表面的光谱发射率也随之开始趋于稳定。样品在较高温度处的光谱发射率数值始终大于较低温度处的发射率数值。该研究进一步丰富了铜的光谱发射率数据，并为其光谱发射率的应用提供了实验依据。
关键词铜；光谱发射率；温度；加热时间
文献标识码：A
中图分类号：0432.11
引言
DOI: 10, 3964/j. issn. 1000-0593(2015 )08-2159-05
温主要以辑射测温为主。辐射测温技术能够实时测量物体的表面亮温，但是要得到物体表面的真实温度就必须要知道其光谱发射率数值2.3]。金属材料的光谱发射率受温度、表面
铜是一种非常重要的有色金属，由于其具有良好的导电性、导热性、延展性等优点，被广泛应用于电器、供配电设备、机械制造等诸多领域。中国是全球最大的精炼铜生产国，同时也是最大的消费国。随者经济和科技的不断发展，市场对铜产品质量的要求在不断的提升，如何在提高铜产品质量的同时降低成本，成为铜生产行业呕需解决的间题。
在铜产品的冶炼、热处理及加工等过程中，温度是一个
非常重要的参数，不同的热处理过程对应的加热温度不同，所以在铜产品的生产和加工过程中需要对其温度进行实时监测，温度的准确测量决定了产品的质量和能耗的高低。目前工业上常用的测温方式主要有两种：接触式测温和非接触式测温。接触式测温装置结构简单，易于操作，测温精度高，但由于必须和待测物体接船，且受接触材料熔点的限制，导致了其测温动态性差、测温上限不高；非接触式测温方法具有实时测量、非接触融、测温上限高等优点，自前非接触式测
收稿日期：2014-06-13，修订日期：2014-10-05
特性和氧化程度等因素影响很大4，5，这给工业上利用辐射测温技术精确测量金属的温度带来了很大的困难。从已报道的数据来看，虽然已有研究者对铜的辐射特性进行了研究5.汀，但以往研究的波长主要集中在中红外波段，近红外波段的数据非常缺乏。1.55am是中高温辐射测温仪和光纤测温仪常用的一个波长：因此，研究该波长的光谱发射率特性具有非常重要的实际意义。此外，大多数研究都将样品置于真空或者保护气体中进行，得到的光谱发射率值是理想状态下的数值，不能满足实际工业过程中的需求"，"。金属的热处理和加工过程多数情况是在大气环境中进行的，因此研究大气环境中铜的光谱发射率特性对于辐射测温、传热计算等具有非常重要的实际意义。
研究中选取两种具有代表性的黄铜和紫铜样品，利用自主研制的反射式光谱发射率测量装置在大气环境下对两者的光谱发射率进行了系统的研究，测量波长为1.55um，温度
基金项目：国家自然科学基金项目(61127012和61307122），河南省科技攻关计划项目(142102210450)和河南省教育厅科学技术研究重点项
目(14B140001)资助
作者简介：张凯华，1988年生，河南师范大学物理与电子工程学院硕士研究生
*通讯联系人e-mail：yf-liu@htu,en
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