【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,改进设计和制造
,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测试方法
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:让一个已知温度的标准绝对黑体发出的 光,充满光谱仪视场,
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)