申请/专利权人：中国科学院工程热物理研究所

申请日：2021-09-18

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN113834851B

主分类号：G01N25/20

分类号：G01N25/20

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.25#授权;2022.01.11#实质审查的生效;2021.12.24#公开

摘要：本发明涉及辐射换热测量技术领域，提供了一种基于瞬态平面热源的近场热辐射测量装置及方法，该测量装置至少包括，基板；电极，设置在基板的一面上；分隔介质层，设置在基板的另一面上；衬底，适于放置待测平板，待测平板与基板依次叠层设置在衬底上；其中，分隔介质层位于基板与待测平板之间，分隔介质层与待测平板之间形成有预设换热间距；固定套管，设置在衬底上，基板与待测平板均位于固定套管内，基板与待测平板的边缘均与固定套管的内壁相贴合。该测量装置，设置了固定套管，基板与待测平板均位于固定套管内，在固定套管的限制下，使得基板与待测平板不易发生相对运动，提高了整个测量装置的稳定性，有利于提高近场热辐射的探测精度。

主权项：1.一种基于瞬态平面热源的近场热辐射测量方法，其特征在于，该测量方法采用基于瞬态平面热源的近场热辐射测量装置，该测量装置至少包括，基板；电极，设置在所述基板的一面上；分隔介质层，设置在所述基板的另一面上；衬底，适于放置待测平板，待测平板与所述基板依次叠层设置在所述衬底上；其中，所述分隔介质层位于所述基板与待测平板之间，所述分隔介质层与待测平板之间形成有预设换热间距；固定套管，设置在所述衬底上，所述基板与待测平板均位于所述固定套管内，所述基板与待测平板的边缘均与所述固定套管的内壁相贴合；所述固定套管上设置有过孔，采用绝缘材质制成的插管通过所述过孔与所述基板相抵；所述插管远离所述基板的一端设置有偏压件，适于提供使所述插管压紧所述基板的力；该测量方法至少包括如下步骤：将待测平板与基板叠层放置在衬底上；对所述待测平板与所述基板进行固定；测量所述待测平板的近场热辐射系数；对所述待测平板与基板进行固定具体包括：采用固定套管圈住所述基板与所述待测平板的边缘；将插管插置在固定套管内，保持插管的端部与基板相抵；采用偏压件使插管压紧基板；测量所述待测平板的近场热辐射系数具体包括：在有限测量时间内对电极通电并施加恒定的电压；通过检测电极两端的电阻变化获取电极两端电压随时间的变化曲线；通过电极两端电压随时间的变化曲线获得电极两端温度随时间的变化曲线；通过数值模拟软件建立三维传热真实的几何模型，并将几何模型与电极温升随时间的变化曲线进行拟合，得出待测样品的近场热辐射系数的实验值；最后通过涨落耗散定理计算出待测样品的近场热辐射系数的理论值，并与实验值进行对比，来验证测量方法的可行性与合理性；其中，把预设换热间距看作一种等效介质，并定义真空层与待测平板的传热系数hR；在特定实验温度下真空层的等效传热系数根据如下过程计算：根据涨落耗散理论，相距为D的两半无限大平行平板之间的热辐射通量q表示为如下形式： 上式中T1为上层平板中心有效热源处温度，T2表示下层平板对应位置处的温度，ζjω,K是两平行平板之间的能量传输系数，其最大值是1，写成如下形式： 其中，K是平行于介质平板表面的横向波矢量，γ为垂直于表面的z方向的纵向波矢量，j=s，p；rs和rp分别代表介质平板对s偏振和p偏振入射光的菲涅尔反射系数； 是热平衡下在频率ω处普朗克谐振子平均能量，可表示如下： 所以，近场辐射换热系数hR如下： 。

全文数据：

权利要求：

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