一种热防护材料烧蚀过程中热表面辐射热流测量装置的制作方法

本技术属于光学计量与测试，尤其涉及一种热防护材料烧蚀过程中热表面辐射热流测量装置。

背景技术：

1、感应耦合等离子体风洞(又名高频等离子体风洞)具有流场纯净、运行时间长、模拟能力强、试验效率高等特点，被广泛应用于高超声速飞行器防热材料氧化、催化、辐射等性能试验研究。

2、当飞行器在临近空间或大气层中进行高超声速飞行时，飞行器周围的气体受到剧烈的压缩作用而形成激波层，穿过激波层的气体因激波层的压缩加热而发生分子振动激发和离解、电离等物理化学过程。若飞行器的绕流处于严重的化学非平衡状态，则飞行器热防护系统所承受的气动热载荷在很大程度上受到防热材料表面催化特性的影响。

技术实现思路

1、本实用新型的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种热防护材料烧蚀过程中热表面辐射热流测量装置，旨在提高热防护材料烧蚀过程中热表面辐射热流测量的准确性。

2、为了解决上述技术问题，本实用新型公开了一种热防护材料烧蚀过程中热表面辐射热流测量装置，包括：红外热像仪、变温黑体、感应耦合等离子体风洞、旋转直角反射镜、计算机、水冷光栏、第一红外窗口和第二红外窗口；

3、旋转直角反射镜位于变温黑体和感应耦合等离子体风洞中间位置；

4、第一红外窗口安装在变温黑体出口处；

5、第二红外窗口安装在感应耦合等离子体风洞试验段观察窗处；

6、水冷光栏安装在感应耦合等离子体风洞试验段观察窗处，位于第二红外窗口外侧；

7、红外热像仪安装在旋转直角反射镜上方；

8、计算机与红外热像仪连接。

9、在上述热防护材料烧蚀过程中热表面辐射热流测量装置中，变温黑体出口中心和感应耦合等离子体风洞试验段观察窗中心相互对齐、并与旋转直角反射镜中心在一条直线上。

10、在上述热防护材料烧蚀过程中热表面辐射热流测量装置中，第一红外窗口中心与变温黑体出口中心对齐。

11、在上述热防护材料烧蚀过程中热表面辐射热流测量装置中，第二红外窗口中心与感应耦合等离子体风洞试验段观察窗中心对齐。

12、在上述热防护材料烧蚀过程中热表面辐射热流测量装置中，水冷光栏中心与感应耦合等离子体风洞试验段观察窗中心对齐。

13、在上述热防护材料烧蚀过程中热表面辐射热流测量装置中，水冷光栏出口口径与变温黑体出口口径相等。

14、在上述热防护材料烧蚀过程中热表面辐射热流测量装置中，旋转直角反射镜和第一红外窗口分别通过第一可调节支架和第二可调节支架放置在光学平台上。

15、在上述热防护材料烧蚀过程中热表面辐射热流测量装置中，旋转直角反射镜可90°旋转。

16、在上述热防护材料烧蚀过程中热表面辐射热流测量装置中，变温黑体出口处发出的红外辐射透过第一红外窗口打到旋转直角反射镜上，经旋转直角反射镜偏转90°后被红外热像仪接收；红外热像仪将检测到的红外热图灰度信息传给计算机。

17、在上述热防护材料烧蚀过程中热表面辐射热流测量装置中，感应耦合等离子体风洞试验段观察窗处发出的红外辐射透过第二红外窗口、经水冷光栏限束后旋转直角反射镜上，经旋转直角反射镜偏转90°后被红外热像仪接收；红外热像仪将检测到的红外热图灰度信息传给计算机。

18、本实用新型具有以下优点：

19、(1)本实用新型公开了一种热防护材料烧蚀过程中热表面辐射热流测量装置，可排除感应耦合等离子体风洞等离子射流的背景辐射给测量结果带来的不确定影响。

20、(2)本实用新型公开了一种热防护材料烧蚀过程中热表面辐射热流测量装置，引入变温黑体为标准辐射源，采用红外热图技术间接测量目标辐射热流，避免了常规直接测量中涉及的目标表面发射率，红外窗口透过率等参数给测量结果带来的不确定影响。

技术特征：

1.一种热防护材料烧蚀过程中热表面辐射热流测量装置，其特征在于，包括：红外热像仪(1)、变温黑体(2)、感应耦合等离子体风洞(3)、旋转直角反射镜(4)、计算机(5)、水冷光栏(6)、第一红外窗口(7)和第二红外窗口(8)；

2.根据权利要求1所述的热防护材料烧蚀过程中热表面辐射热流测量装置，其特征在于，变温黑体(2)出口中心和感应耦合等离子体风洞(3)试验段观察窗中心相互对齐、并与旋转直角反射镜(4)中心在一条直线上。

3.根据权利要求1所述的热防护材料烧蚀过程中热表面辐射热流测量装置，其特征在于，第一红外窗口(7)中心与变温黑体(2)出口中心对齐。

4.根据权利要求1所述的热防护材料烧蚀过程中热表面辐射热流测量装置，其特征在于，第二红外窗口(8)中心与感应耦合等离子体风洞(3)试验段观察窗中心对齐。

5.根据权利要求1所述的热防护材料烧蚀过程中热表面辐射热流测量装置，其特征在于，水冷光栏(6)中心与感应耦合等离子体风洞(3)试验段观察窗中心对齐。

6.根据权利要求1所述的热防护材料烧蚀过程中热表面辐射热流测量装置，其特征在于，水冷光栏(6)出口口径与变温黑体(2)出口口径相等。

7.根据权利要求1所述的热防护材料烧蚀过程中热表面辐射热流测量装置，其特征在于，旋转直角反射镜(4)和第一红外窗口(7)分别通过第一可调节支架和第二可调节支架放置在光学平台上。

8.根据权利要求1所述的热防护材料烧蚀过程中热表面辐射热流测量装置，其特征在于，旋转直角反射镜(4)可90°旋转。

9.根据权利要求1所述的热防护材料烧蚀过程中热表面辐射热流测量装置，其特征在于，变温黑体(2)出口处发出的红外辐射透过第一红外窗口(7)打到旋转直角反射镜(4)上，经旋转直角反射镜(4)偏转90°后被红外热像仪(1)接收；红外热像仪(1)将检测到的红外热图灰度信息传给计算机(5)。

10.根据权利要求1所述的热防护材料烧蚀过程中热表面辐射热流测量装置，其特征在于，感应耦合等离子体风洞(3)试验段观察窗处发出的红外辐射透过第二红外窗口(8)、经水冷光栏(6)限束后旋转直角反射镜(4)上，经旋转直角反射镜(4)偏转90°后被红外热像仪(1)接收；红外热像仪(1)将检测到的红外热图灰度信息传给计算机(5)。

技术总结本技术公开了一种热防护材料烧蚀过程中热表面辐射热流测量装置，该装置包括：红外热像仪、变温黑体、感应耦合等离子体风洞、旋转直角反射镜、计算机、水冷光栏、第一红外窗口和第二红外窗口；旋转直角反射镜位于变温黑体和感应耦合等离子体风洞中间位置；第一红外窗口安装在变温黑体出口处；第二红外窗口安装在感应耦合等离子体风洞试验段观察窗处；水冷光栏安装在感应耦合等离子体风洞试验段观察窗处，位于第二红外窗口外侧；红外热像仪安装在旋转直角反射镜上方；计算机与红外热像仪连接。本技术所述测量装置，可排除感应耦合等离子体风洞等离子射流的背景辐射、目标表面发射率，红外窗口透过率等参数给测量结果带来的不确定影响。技术研发人员：张荣国,张友华,周凯受保护的技术使用者：中国航天空气动力技术研究院技术研发日：20231219技术公布日：2024/7/25