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摘要：本发明涉及点源激发表面热波耦合红外成像的壁体材料热扩散率及局部换热系数测量方法，特别涉及固体表面局部换热系数的测量技术的技术领域，利用柱坐标下一维非稳态导热方程在周期性点热源以及待测侧对流及辐射换热边界可视作源项条件下的解析解，得出点热源边界以外两参考点之间温度波动的相位差与待测侧局部换热系数之间的函数关系。该方法也可用于在壁体两侧绝热良好的条件下测量其热扩散率。本发明不受红外热像仪测温精度的影响，可通过点状周期性激光热源所施加的热扰动和基于红外成像的表面温度信号采集实现非接触式快速测量。

主权项：1.点源激发表面热波耦合红外成像的壁体材料热扩散率及局部换热系数测量方法，采用本方法的系统包括红外热像仪、点源激光发生器和待测壁体；点源激光器和待测侧分置于壁体两端；该方法可在以下两组条件下分别求取壁体待测侧的局部换热系数和壁体材料热扩散率：1已知点源激光器加热面域外距中心分别为r0和r1的两参考点温度波动的相位差Δφ、壁体厚度δ、激光点源的工作频率ω，在壁体两侧绝热良好的情况下可求取其热扩散率α；2已知点源激光器加热面域外距中心分别为r0和r1的两参考点温度波动的相位差Δφ、壁体厚度δ、材料热扩散率α、导热系数k，在壁体非待测侧绝热良好的情况下可求取待测侧的局部换热系数h；其特征在于：红外热像仪按时序逐帧摄取包含上述两参考点在内的面域温度，而后通过数据处理获得壁体材料的热扩散率α和待测侧的局部换热系数h；两参考点在温度时序满足信噪比要求的前提下，仅需保证处于点源激光的加热面域之外且不影响相位差的计算即可；测量方法包括以下步骤：S1:在壁体两侧绝热良好的情况下，在一定时间Δt内向壁体一侧射入一束由激光发生器产生的已知频率为ω的周期性热源，对应周期为2πω，该热源为点状热源，对应待测侧局部换热系数所在位置，即待测点；S2:在同一时间段Δt内由红外热像仪同步对S1中以点热源为中心且包含有前述两个参考点的圆形区域内各像素点位的温度信号进行逐帧记录；S3:以S2中按时序tn，其中，n＝0,2,…,N-1,N为总帧数，逐帧记录的参考点温度Tn的交流分量为据，其相位角φ按以下步骤计算 参考点r0和r1的相位角分别以φ0和φ1表示，相位差Δφ＝φ1-φ03S4:由以下方程组求解S3中相位差所对应的壁体材料热扩散率α 其中K0表示第二类0阶修正贝塞尔函数；S5:在S4求得的壁体材料热扩散率α基础上，在保持壁体非待测侧绝热良好的情况下，将待测侧置于实际的对流及辐射换热环境中，重复步骤S1-S3，并由以下方程组求解S3中相位差所对应的S1中所述待测侧局部换热系数h S6:为减少随机测量误差，宜对距加热中心位置一定范围内不同半径组合下所得结果取平均值；同时考虑S1中待测点前后对应流体侧的温升因素造成的误差，宜对同一组半径r0和r1所对应圆周上的多组测点所得结果取平均值。

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百度查询： 重庆工商大学 点源激发表面热波耦合红外成像的壁体材料热扩散率及局部换热系数测量方法