Development of Thermal Radiation Spectroscopy Technique for Diagnosis of Thermal Radiation Phenomena and Microstructure of Surfaces

热辐射现象和表面微观结构诊断的热辐射光谱技术的发展

基本信息

  • 批准号:
    13555054
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 8.38万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    2001
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2001 至 2002
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Surfaces in industrial environments are far different from clean optically smooth surfaces in laboratories. The surfaces are microscopically rough and covered by any surface films. Also, in the surface processings, surface micro-geometry is realized and films are grown on the surfaces. The surface micro structure is changed at every second in the industrial environments. The targets of this study are, first, to clarify the thermal radiation characteristics of such surfaces for heat transfer evaluation, and second, to develop a thermal radiation technique for diagnosing the surface microstructure. Hard- and soft-wares are presented.In 2001/2002, we had developed a wide-wavelength range high-speed spectrophotometer system. It is the main hard-ware system for our study. It measures the spectra of reflection and emission of radiation of 93 wavelength points in a 0.3-11μm wavelength range simultaneously and repeatedly by a cycle time of 2s. The effective performance of this system is demons … More trated in the thermal radiation characteristic study on metals. In 2002/2003, on the basis of this hard-ware, we presented an algorithm for analyzing the reflection and emission spectra of surfaces measured at every second to diagnose the temperature, micro-roughness and film thickness of the surfaces at every second. The performance of the algorithm was demonstrated by experimental examinations. By the algorithm, the temperature is estimated optically without the information of the surface emittance which is changing due to the change in the surface microstructure. The root-mean-squares roughness of the diffuse-reflecting surfaces of radiation is estimated separately from the self-correlation length of the rough surface structure. The present technique can be a strong technique for the non-contact in-process diagnosis of temperature and microstructure of surfaces. In the present study, it was also confirmed that the emission of the surface film systems is characterized by the interference of radiation. This finding suggests that we have a possibility to develop a new functional radiation energy source which emits radiation of a certain wavelength in a certain direction. Less
工业环境中的表面与实验室中干净的光学光滑表面有很大不同,这些表面在微观上是粗糙的并且被任何表面薄膜覆盖。此外,在表面处理中,实现了表面微观几何形状并在表面上生长了薄膜。在工业环境中每秒都在变化。这项研究的目标首先是阐明此类表面的热辐射特性以进行传热评估,其次是开发一种用于诊断表面微观结构的热辐射技术。和2001/2002年,我们开发了宽波长范围高速分光光度计系统,它是我们研究的主要硬件系统,它测量93个波长的辐射的反射和发射光谱。该系统的有效性能在金属热辐射特性研究中得到了证明。 2002/2003年,在此硬件的基础上,我们提出了一种分析每秒测量的表面反射和发射光谱的算法,以诊断每秒表面的温度、微观粗糙度和薄膜厚度。通过实验检查证明了该算法,在没有由于表面微结构变化而变化的表面发射率的情况下光学估计温度。辐射的自相关长度与粗糙表面结构的自相关长度分开估计,本技术可以成为表面温度和微观结构的非接触过程诊断的强大技术。表面薄膜系统的发射特征是辐射的干涉,这一发现表明我们有可能开发出一种新的功能性辐射能源,它可以在特定方向上发射特定波长的辐射。

项目成果

期刊论文数量(31)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Wakabayashi, H., Makino, T.: "An Experimental/ Analytical Technique of Determining Reflection Parameters for Evaluation of Thermal Radiation Energy Exchange between Real Surfaces"Heat Transfer 2002. vol.1. 603-608 (2002)
Wakabayashi, H.,Makino, T.:“确定反射参数以评估真实表面之间的热辐射能量交换的实验/分析技术”传热 2002 年。第 1 卷。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
牧野俊郎: "実在表面の温度・性状の熱ふく射スペクトル診断法の開発"「温度計測部会」講演会資料. 第110回. 18-24 (2001)
牧野俊郎:“真实表面温度和特性的热辐射光谱诊断方法的开发”“温度测量小组”讲座材料第 110 期(2001 年)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Makino, T.: "Thermal Radiation Spectroscopy Diagnosis for Temperature and Microstructure of Surfaces"Proceedings of Colloquium on Micro/Nano Thermal Engineering, Seoul National University. 2003(the 2nd). 109-118 (2003)
Makino, T.:“表面温度和微观结构的热辐射光谱诊断”首尔国立大学微/纳米热工程学术讨论会论文集。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
若林英信: "実在表面の熱ふく射エネルギー交換の評価のための反射パラメータ決定法"日本熱物性シンポジウム講演論文集. 第22回. 106-108 (2001)
Hienobu Wakabayashi:“用于评估真实表面上的热辐射能量交换的反射参数确定方法”日本热物理性能研讨会论文集第 22 期(2001 年)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
若林英信: "高速ふく射スペクトル法による金属実在表面の温度・性状診断(第2報)"日本伝熱シンポジウム講演論文集. 第38回. 695-696 (2001)
Hienobu Wakabayashi:“使用高速辐射光谱法进行真实金属表面的温度和性能诊断(第二次报告)”日本传热研讨会论文集第 38 期(2001 年)。
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