【doc】红外线灯泡光谱辐射特性的研究

【doc】红外线灯泡光谱辐射特性的研究 红外线灯泡光谱辐射特性的研究 一 第19卷,第2期 1999年4月 光谱学与 SDectr0scoDvand 光谱分析 Dectra1Analvsis Vo1.19,No.2,pp185—186 April,1999 红外线灯泡光谱辐射特性的研究 渺王俊德阵作如罗蕴华王 f——一 , 南京理工大学化工学院现代光谱研究室.21oo14南京 摘要本文研究了市售的,广泛被用于科研,工业,医疗卫生和家用电器的国产和进 口的红外线灯泡,波 长范围为0.35,0.85m和1.72--16.7m(5800~600cm_.)处的光谱辐射特性,并作了了 比较为它们 的应用,改进和制造工艺,提高质量和性能.提供了理论上和实验上的嵌据 主腰词 , 线f基墅堂:^=:^,一 可见光谱红外光谱,— ——— , 目前,红外线灯泡已被广泛地用于科学研究,工农业,医 疗卫生和家用电器等方面迄夸为至,国产和进口红外线灯泡 生产厂家,没有给出它们的可见波段,特别是红外波段范围的 光谱辐射特性及其电能转换效率,给用户的选择和使用带来 困难.我们对国产和进口的红外线灯泡的光谱辐射特性,特别 是红外光谱辐射亮度分布作了研究. 缸卧线町旭 范匿在5Boo,6oocIn_.(1.72,16.m)时,用的光谱仪 是Nicolet170RS带有用来收集红外发射望远镜的遥感 FTIR光谱仪.望远镜头和干涉仪的分束器均由防潮解的 ZnSe晶体材料制成.采用高信噪比的液氮冷却MCT检测 器.光谱分辨率为4cm,,扫描次数为3】 1.2灯.疱 国产和进口的红外线灯泡.功率分别为250和150W. 1实验部分 2结果与讨论 1.1仪器 当波段范围在350,850Ttm(0.35,0.85m)时.用2.10.3s,0.85om波段范围的光谱 强度分布 HRD1型取光栅单色仪测量.单色仪输出的光谱信号经在同一测试条件下,进口和 国产红外线灯泡的相对光谱 R374型光电倍增管接收后并输入微机数据处理系统.当波段强度分布分别由图1 的曲线A和B示. : j' l 娘i 盖 絮 旦 5800450092001900600 ~/cm-I a/nm 图1波段范目为350~850nm(0.,O.85um)图2波段范围为5800~600锄一(1.7,16.7?岫) 时的相对光谱强度分布时的红外光谱辐射亮度分布 A150W的进口红外线灯泡B.250W的国产红外线灯袍A.150w的进口红外线灯泡B.250w的国产红外线灯泡 从图1可见,国产红外线灯辐射主要分布在可见光谱波段350~750nm(o.35,o.75m);进口的红外线灯辐射主要 I99702—14收.1997—0703接受;*现在通信地址:Departmentot"EngineeringMaterial,UniversityofSheffield,UK l86光谱学与光谱分析第19卷 分布在550,850nm(o.55,0.85邮1)处.特别是在红色和 近红外光谱波段范围0.6,085m处,150W进I=I红外线灯 的光谱强度要比250W国产红外线灯强得多.而在0.35, 0.55岬处,进口红外线灯没有任何辐射;相反,国产红外线 灯就很强 2.2红外光谱波段1.72,16.7pm处的光谱辑射亮度分布 2.2.1测试 当待测样品温度为丁时,该样品的红外发射单光束光谱 (,丁)由下式给出l3 (,丁)一()(,T)H(v,丁)十()+())](1) 其中丁为待测样品温度,Kf为波数,cm;()为仪器响应 函数f日(,丁)为黑体辐射光谱分布的Ptanck函数}()为直 接射到检测器上的背景辐射f尸()()是从样品上反射来的 辐射fP()是样品的反射率f,(,丁)是样品的发射率. 在一般情况下.从样品反射的红外辐射p(v)l()是非常 小的,故可略击jR()B()为投有待测样品辐射时,仪器测得 的背景单光束光谱Sa().从而,由(1)式可得待测辐射源(样 品)的红外光谱辐射亮度N(v,丁)一E(,T)H(v,丁)为 帅一芋(2) 单位为:w/(Sr?cm?cm).这样,我们用遥感FTIR光 谱仪,测得红外线灯的单光束光谱S(u,丁),背景单光束光谱 SB()和仪器响应函数R(),便可求得红外线灯的红外光谱 辐射亮度分布. 2.2.2仪器的校正ll 为了对红外辐射源的光谱能量分布进行绝对测量.首先 必须用绝对黑体对光谱仪进行光谱校正,隶得仪器响应函数 R()=标定的方法是:让一个已知温度的绝对黑体发出的 光,充满光谱仪视场,记录下它的单光束光谱,扣击背景单光 束发射光谱后,再用该系统软件产生的与红外辐射源温度相 同的理论普朗克黑体辐射函数去除,裁得到该系统的仪器响 应函数R(y). 2.2.3虹外线灯泡的红外光谱辐射亮度分布 由上述方法测得的进口和国产红外线灯泡的红外光谱辐 射亮度分布曲线,分别如图2中的曲线A和B所示.从图2 可见,进口的红外线灯泡的红外光谱辐射亮度,在波段范围为 5800~3500cm(L72,2.86m)和35O0,2875cm (2.86,3.78em)处出现两个强峰.特别是波段范围58o0, 3500cm_.处的红外光谱辐射亮度比国产红外线灯泡辐射强 的多.而国产红外线灯泡从5800到600cm_.辐射的红外光 谱辐射亮度都差不多,比较弱. 2.2.4能量转换 国产红外线灯泡耗电功率为250W,而进口的仅150W. 从图1和图2可见,进口红外线灯泡在红外光谱波段内,发射 的光强比国产的强的多.这表明进口的红外线灯泡的光电能 量转换效率远大于国产的.从它们的光谱辐射特征来看,进口 红外线灯泡发射的光谱辐射能量,集中在0.6O,0.85和 1.72,16.7?波段范围内.在此波段的红外光,具有非常好 的热转换效率.而国产的红外线灯泡就比较差,它的光谱分布 特性象一盏大功率照明用的白炽灯泡.从而可见,进口红外线 灯泡不但具有好的光谱辐射特性.而且具有较高的能量转换 效率. 参考文献 iTianshuWANGe【al(王天舒等)AnalChim.Acta, 2林拣,吴平平等主编.实用傅里叶变换红外光谱学 9D/3Chase.4p.Spectrosc,1辨l35i77 4吴瑾光等主编.近代博里叶变换红外光谱拄术及应用 1995'3O6:249 北京:中国环境科学出版社,19g1{168 (上卷).北京:科学技术文献出版社,1994{4i0 StudyonSpectralEmissionCharacteristicsofInfraredLamps JundeWANG,ZuoruCHEN,BingheGU,YunhuaLUOandTianshuWANG LaboratoryofAdvancedSpectroscopy.SdmotofChemicalEngineering,WantingUniversit yofScience&TecAnoloKy 210014JVanjing AbstractThespectralcharacteristicsatwavelengthrangesof0.35,0.85v.mand1.72— 16.7v.m(580O一6OOcm..)forboth domesticandimportedinfraredlampsusedinscientificresearch,industry,medicalservice,h omeelectricalapplianceetc.have heenstudiedandcompared.T!;ispaperhasprovidedthetheoreicalandexperimentalbasesfor theirapp1]cationsandimprove mentindesignsttechnologyofmanufacture,qualityandperformance. KeywordsInfraredlamp.Emlssiomspectroscopy.Visiblespectroscopy,Infraredspectrosc opy,Infraredspectralradi ancedistribution (ReceivedFeb.14,1997'acceptedJuly3.1997)