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MIKRON M390黑體爐作為已知溫度輻射特性基準(zhǔn)助力建模鎢、石墨、C-C復(fù)合材料在不同溫度點(diǎn)的輻射特性

在實(shí)際研究中，MIKRON M390、MIKRON M305、MIKRON M310黑體爐作為高溫輻射源，主要用于支持鎢、石墨以及碳-碳（C-C）復(fù)合材料在不同溫度點(diǎn)下的輻射建模與溫度反演驗(yàn)證。該黑體爐具備穩(wěn)定的高溫輸出能力（覆蓋600°C 至 3000°C），其高發(fā)射率（ε ≈ 0.995）和輻射行為高度可預(yù)測性，使其成為開展高溫紅外熱輻射測量實(shí)驗(yàn)的理想?yún)⒖紭?biāo)準(zhǔn)。

一、支撐多種材料在高溫段的熱輻射建模

鎢、石墨和C-C復(fù)合材料常用于熱防護(hù)系統(tǒng)（TPS）中，尤其在大氣層再入階段表面溫度可能超過2000°C，因此需要對其在高溫環(huán)境下的**真實(shí)輻射特性（G_real）**進(jìn)行建模。

MIKRON M390黑體爐在此過程中起到以下作用：

1.       提供已知溫度下的參考熱信號（G_bb）：
使用FLIR紅外相機(jī)分別在配備不同濾光器（如f1/f2, f2/f3）的條件下采集從黑體爐表面發(fā)出的熱輻射數(shù)據(jù)（稱為Object Signal，OS_med），作為理想黑體信號輸入。

2.       校準(zhǔn)和驗(yàn)證模型輸出：
所采集數(shù)據(jù)與通過Planck積分構(gòu)建的理論熱信號（包括光學(xué)系統(tǒng)響應(yīng)、濾光器透射率等因素）進(jìn)行對比，從而驗(yàn)證數(shù)值模型的準(zhǔn)確性，即檢驗(yàn) Greal(Treal)=?(T,λ)?Gbb(T)G_{text{real}}(T_{text{real}}) = epsilon(T, lambda) cdot G_{bb}(T) 是否成立。

3.       構(gòu)建SR vs T 和 dSR/dT 校準(zhǔn)曲線：
通過在不同溫度點(diǎn)記錄濾光器對黑體輻射的響應(yīng)，建立信號比（SR）隨溫度變化的關(guān)系曲線，并求導(dǎo)獲得溫度靈敏度指標(biāo)（如 Fig. 6 所示），用于后續(xù)對比鎢、石墨、C-C材料的熱響應(yīng)情況。

二、支持鎢、石墨、C-C材料多溫區(qū)仿真與誤差評估

這些材料在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)射率較低或隨溫度、波長劇烈變化。MIKRON M390的應(yīng)用具體體現(xiàn)在：

通過上述溫度段黑體輻射數(shù)據(jù)，研究者能夠在不同材料的已知發(fā)射率曲線下反演各材料的真實(shí)熱信號（G_real），從而評估在經(jīng)典法、單色法和雙波段法下的溫度反演誤差（見表5–9）。這對確認(rèn)雙波段法在高溫段優(yōu)越的抗發(fā)射率不確定性能力起到了關(guān)鍵作用。

三、為實(shí)驗(yàn)-仿真一致性提供強(qiáng)有力的參照系

最后，MIKRON M390黑體爐作為標(biāo)準(zhǔn)源，在整個(gè)研究中構(gòu)建了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬的一致性橋梁。研究者通過與模擬模型的對比，驗(yàn)證了不同濾光器配置下的光學(xué)路徑響應(yīng)，并以此為依據(jù)選擇最優(yōu)濾光器組合與適配溫區(qū)（如 f1/f2 適用于 550–2600°C 區(qū)間）。

MIKRON M390黑體爐不僅是紅外系統(tǒng)校準(zhǔn)的關(guān)鍵設(shè)備，更是支撐高溫材料輻射建模和多波段測溫技術(shù)研究的核心實(shí)驗(yàn)工具。它為鎢、石墨、碳-碳復(fù)合材料等關(guān)鍵TPS材料提供了高可信度的溫度-輻射響應(yīng)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)雙波段紅外測溫精度提升的前提條件之一。