目前大家公认的高温光谱发射率测试方法包括：

直接测量法(能量法)：通过测量样品和黑体在相同温度下的辐射强度比值获得发射率。

间接测量法(反射法)：基于基尔霍夫定律，通过测量反射率计算发射率。

下面由我为大家简述下这两种测试方法的原理。

（一）间接测量法原理(反射法)

材料在室温—150℃发射率采用间接测量法(反射法)进行测量。测量原理如下：

根据基尔霍夫定律，物体对黑体输入热辐射的吸收率等于该物体在相同温度下的发射率。因此，物体在上述条件下的光谱吸收率可以表示为：

αλ=ελ

物体的光谱吸收率、反射率和透射率之间的关系如下：

αλ+ρλ+τλ=1

其中ρλ是物体的光谱反射率，τλ是物体的光谱透射率。

复合材料透过率τλ一般为0，因此可通过测量材料的反射率ρλ来计算材料的发射率ελ，因此该方法被称为反射法，公式如下所示：

ελ=1-ρλ

反射法具有测量精度高、速度快等优点，但由于样品与积分球接触，在高温下对积分球的热保护与样品加热难以兼得，因此主要测量复合材料常温—150℃发射率，示意图如图1所示。将背部贴有加热膜材料样品置于积分球检测口处，其表面埋设热电偶以获得材料表面温度，通过调节直流稳压电源功率实现样品室温—150℃温度范围变化，基于配备积分球的傅里叶变换红外光谱仪测量材料在不同温度下的反射率来间接获得材料在对应温度下的发射率。

图1：采用反射法测量样品室温—150℃原理示意图

材料反射率通过在傅里叶变换红外光谱仪内装置积分球测量得到。积分球是一种具有高反射率内壁的球形光学组件，由于其内壁反射率接近于1，光线在积分球内部多次反射时的损耗较小，因此用来收集材料向半球的辐射总和。被应用于材料方向—半球反射率，漫反射率和透过率的测量。

（二）直接测量法原理(能量法)

复合材料在150℃—2000℃发射率采用直接测量法(能量法)进行测量。能量法也是目前最为常见的发射率测量方法，该方法依据发射率的定义式，通过将样品和黑体加热至同一温度并且分别用傅里叶变换红外光谱仪测量辐射能量大小，计算得到发射率。发射率定义如下式：

式中，ε——材料在温度T的光谱发射率；Es——材料表面的光谱辐射力/W·m-3；Eb——黑体光谱辐射力/W·m-3。

能量法具有测量精度高、原理简单等优点，但傅里叶变换红外光谱仪检测信号为样品自身发出的热辐射，当样品温度较低时，样品热辐射信号难以与背景辐射信号区分，因此适用于材料温度较高时发射率测量。

基于能量法复合材料发射率测试系统示意图如图2所示。发射率测试系统主要有高温黑体炉、高温加热炉、红外光谱仪、控温和测温系统、光学系统和平台、智能数据分析软件。高温黑体炉可提供不同温度下黑体辐射信号，作为背景，高温加热炉用于将测试样品加热到测量温度，控温和测温系统用于测量样品表面温度，样品/黑体热辐射光通过光学系统平台光学准直系统进入到傅里叶变换红外光谱仪内部，傅里叶变换红外光谱仪用于采集样品和黑体的热辐射强度信号，数据采集、计算机测试系统及智能数据分析软件用于处理样品和黑体辐射强度信号，同温度T下，样品信号除以黑体信号即可获得材料在温度T下的发射率。

图2：高温发射率测试系统原理示意图

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