法向全发率

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上海 毛麻科 技
２１ 年 期 ０１ 第４
罗布麻织物远红外性能
王莉 ，孟繁杰 ，张健 飞 ，巩继 贤
（． １戈宝绿业（ 深圳） 有限公司，深圳 ，５ ８ ０ ） １０ １ （． ２天津工业大学纺织学院，天津，３０６ ） ０ １０
摘 要 ：为 了对纯 罗布麻梭织面 料的远红外性 能进 行研究 ，将罗布麻纤 维与水溶性维 纶纤维进行混纺织制 平纹织物 ，经 煮练漂 白去除 水溶性维纶获得纯罗布麻面料。经 国家红外及工业电热产 品质量监督检 验中心检测 ，罗布麻面料的远 红外法向全发射率 为８ ％ ７ ，经水洗 ３ ０次后 ，法向全发射率仍为 ８ ％ ７ 。检
所以远红外线对于血液循环和微循环障碍引起的多种 疾病均具有改善和 防治作用 ， 具有活化细胞 、 促进血 液循环、 增强组织再生能力及延缓老化等保健功效 。
３ 罗布麻织物 的应用
基于罗布麻 以上性质 ， 利用罗布麻制作的面料可 以用于制作医疗辅助用 品， 枕芯、 枕套等睡眠用品， 内
２００６． ４１ ８Ｏ一８１． ｆ ：
织再生 能力 ， 促进身体健康 ， 起到医疗 、 保健的作用。
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ｆ １ 张 兴样 ．赵 家样 ． 红 外织物 的保健 性 能 ｒ １红外 技 术 ． ７ 远 Ｊ．
１ ９ ，８ ６ ：３ — ６ ９ ６１ （） ３ ３ ．
１ 试验仪器 ． ３ ＮＣ ｌｔ ７ ０ ｉ Ｏ ｅ ８ ０ 红外光谱 仪，Ｊ － 型 黑体炉 ， Ｄ１ 有 效发射 率应大于 ０ ９ ８ ． ９ ，光栏孔径 １ ｍ 。按照 ０ ｍ 中国标准化协会保健功能纺织 品标准 Ｃ Ｓ １ ５ ２０ Ａ － ０ ５ １ 中所规定 的方法对８ １ ｕｍ — ５ 的远红外线法 向全发射

发射率检测方法一、国内外发射率检测现状表面辐射特性的研究工作可以追溯到十八世纪,早在1753年富兰克林就提出不同的物质具有不同的接受和发散热量能力的概念;几百年来人们在理论上、实验中、工程上做了大量的研究工作;随着辐射传热学、红外技术、太阳能研究、材料科学及黑体空腔理论等的发展,近五十年以来材料发射率的测量方法有了很大的进展;目前在国际上已建立了分别适用于不同温度和状态以及不同物质的各种测试方法和装置;1量热法量热法的基本原理是：一个热交换系统包含被测样品和周围相关物体,根据传热理论推导出系统有关材料发射率的传热方程,通过测量样品某些点的温度值得到系统的热交换状态,即能求得发射率;量热法又分为稳态量热法和瞬态量热法;Worthing的稳态加热法就是采用灯丝进行加热,测量精度达到了2%,但是样品制作复杂,且测量时间长;瞬态法即采用激光或电流等瞬态加热技术,其代表是70年代美国NIST的基于积分球反射计法的脉冲加热瞬态量热装置,其测量速度快,测量上限高达4000℃,能精确测量多项参数,但是被测物必须是导体限制了其应用范围;2反射率法反射率法基于的原理是对于不透明的样品,反射率+吸收率=1,将已知强度的辐射能量投射到透射率为0的被测面上,根据能量守恒定律和基尔霍夫定律,通过反射计求得反射能量,得到样品的反射率后即可换算成发射率;常用的反射计有：Dunkle等人建立的热腔反射计,该方法能够测量光谱发射率但不适用于高温测量；意大利IMGC的积分球反射计具有很宽的测量温度范围；激光偏振法只能用于测量光滑表面的发射率;探测器工作原理图探测器组装图3辐射能量法法能量法的基本原理是直接测量样品的辐射功率,根据普朗克定律或斯蒂芬玻尔兹曼定律和发射率的定义计算出样品表面的发射率;一般均采用能量比较法,即用同一探测器分别测量同一温度下绝对黑体及样品的辐射功率,两者之比就是材料的发射率值;1独立黑体法：独立黑体法采用标准黑体炉作为参考辐射源,样品与黑体是各自独立的,辐射能量探测器分别对它们的辐射量进行测量;测量材料全波长发射率时,探测器需要选择使用无光谱选择性的温差电堆或热释电等器件；测量材料光谱发射率时,需要选择使用光子探测器并配备特定的单色滤光片;许进堂等人曾采用独立黑体方案设计了一套法向全波长发射率测量装置,精度可以达到3.7%;独立黑体方案的优点在于能够精细地制作标准辐射源,并可精确地计算其辐射特性;其缺点在于等温条件难以得到保证,特别是对不良导热材料;在实际应用中,人们还常常采用整体黑体法和转换黑体法两种能量法测量材料的发射率,即在试样上钻孔或加反射罩,使被测材料变为黑体或逼近黑体性能,从而进行材料发射率的测量;两种转换黑体法示意图2红外傅里叶光谱法:进入90年代以来,由于红外傅里叶光谱仪的发展和广泛应用,很多学者都建立了基于该装置的材料光谱发射率测量系统和装置;红外傅里叶光谱仪主要由迈克尔逊干涉仪和计算机组成,其工作原理是光源发出的光经迈克尔逊干涉仪调制后变成干涉光,再把照射样品后的各种频率光信号经干涉作用调制为干涉图函数,由计算机进行傅里叶变换,一次性得到样品在宽波长范围内的光谱信息;因此,红外傅里叶光谱仪在测量红外发射方面是一个功能强大的仪器;近年来,许多国家都进行了基于傅里叶红外光谱仪材料光谱发射率测量的研究工作;最具有代表性的是半椭球反射镜反射计系统,该系统由Markham等人研制,曾获1994年美国百项研发大奖;系统的整体结构示意图如图所示;系统可以同时测量材料的光谱发射率和温度,温度测量范围为50~2000℃,典型测量精度为5％；光谱测量范围为0.8~20μm,典型测试精度为3%;试样直径为10~40mm,试样的有效直径测量范围为1~3mm,为保证加热时试样温度的均匀性,试样的最佳厚度为1~3 mm;4多波长测量法多光谱法是可以同时测量温度和光谱发射率的新方法,其基本原理是利用待测样品在多光谱条件下的辐射信息,通过假定的发射率和波长的数学模型进行理论分析计算,得到待测样品的温度和光谱发射率;多光谱法的优点是测量速度快,设备简单易于现场测量,不需要制作标准样品;很多国家都在研究多光谱法,多波长测量法的原理是通过测量目标多光谱下的辐射信息,建立发射率与波长关系模型及理论计算,同时得到温度与发射率信息值;该方法能够实现现场测量,并且测量温度没有上限,但是测量精度有限,并且对不同材料的适用性差,没有一种算法能适应所有材料;但是这是未来的发展方向;发射率测量方法的优缺点二、本方案的基本原理考虑到红外热像仪和多光谱分析仪较贵,本方案计划采用“双罩法”测量;“双罩法”的基本原理就是将待测样品的辐射能量与处于相同温度下黑体所辐射的能量相比,就得到待测样品的发射率,本文中所述的发射率如无特别说明均指半球发射率;在工程上将被测面近似为灰体,灰体的定义是在任何温度下所有各波长射线的辐射强度与同温度黑体的相应波长射线的辐射强度之比等于常数;测量原理结构如图所示,双罩即由半球吸收罩与半球反射罩组成,其中吸收罩内表面为高吸收率材料,反射罩内表面为高反射率材料;为了便于讨论半球罩的检测工作原理,可作如下三个假设：1不考虑透射率即透射率=0,反射罩的内表面反射率和吸收罩的内表面吸收率均为1；2顶部开口面积相对于半球面积可忽略,不需要考虑在开孔处的能量损失;3罩内表面温度在测量过程中保持不变,因此罩内表面与被测表面间没有相对传热;设被测物体表面的温度为Ts,发射率为ε;当半球反射罩扣在被测物体表面上时,反射罩和被测物体表面组成一个闭合腔体,由被测物体表面发射的辐射能被反射罩内表面不断地反射,而被测物体表面却不断地吸收由反射罩反射回来的辐射能;由于辐射是以光速传播,因此上述的不断反射和吸收过程是瞬间完成;设ω0为温度T S时的黑体辐射功率,当反射罩对着被测物体表面时,所组成的闭合腔体就成为一个等效黑体;自然敏感元件从小孔中接收到的辐射功率等于黑体辐射功率;设φ12为被测物体表面对半球罩顶部小孔的角系数,则由小孔通过的辐射功率为E b=φ12ω0;将反射罩换成吸收罩,这时由于吸收罩表面和被测物体表面组成闭合腔体,因此被测物体表面辐射到吸收罩内表面的能量完全被吸收;敏感元件接收到的辐射功率即为被测表面发射的固有辐射功率ES=φ12εω0;固有辐射功率与黑体辐射功率的比值即为被测面的发射率：式中K敏感元件的热转换系数;测量传感器结构如上图所示, 由吸收罩与反射罩两部分组成;在理想情况下,被测面为灰体,半球反射罩反射率ρ为1, 被测表面能量经反射罩多次反射后由从小孔出射, 此时被测面有效辐射率为1,其辐射能为E = σ T4;同时,理想情况下半球吸收罩的吸收率α为1,被测表面向吸收罩辐射的能量均被其吸收,由小孔出射的能量为被测面自身辐射能E =εσ T4;这样从两罩小孔中出射的辐射能比值即为被测表面发射率;实际的反射罩反射率和吸收罩吸收率不可能为1,需要分析其误差影响;这里引入有效发射率的概念, 可得半球罩结构下被测表面的有效发射率εeff公式式中: α为罩体吸收率; F1 和F2 分别为被围表面与半球罩面积;根据有效发射率的意义,对于敏感元件热电堆,半球吸收罩输出V a 与半球反射罩输出V r为:式中:ε e ffa与εef fr分别为吸收罩和反射罩对应被测面的有效发射率,两者比值为电压比;根据有效发射率式1可得实际测量的传感器输出电压比将比被测发射率小, 但这部分偏差可通过标定过程补偿;该系统采用4个第三方测定的样板对测量系统进行标定, 补偿由于反射罩和吸收罩特性影响导致的误差;在长期在线测量条件下, 吸收罩和反射罩的温度升高, 其自身辐射能也将通过被测面反射后由小孔出射, 并且热电堆输出电压随传感器冷端温度升高而变化, 从而引起测量误差, 通过分析建立误差因素模型:式中,是吸收罩与其传感器冷端的温度误差系数；,是反射罩与其传感器冷端的温度误差系数;,为将测得电压补偿到一个相对零点后仅含有表面辐射量信息的值用和代替Va 和Vr 解方程组1、2、3, 将求得的发射率值标定后即可实现发射率的在线长时测量;三、系统的总体结构测量系统总体结构如图所示,包括传感器模块、信号处理模块和上位机测量显示模块;传感器模块包括2个半球罩及热电堆传感器、4 路PT100 热电阻测量补偿温度和一路PT100测量被测面温度Ts, 通过测量表面温度得到发射率与温度的对应关系；信号处理模块为温度测量部分提供电流驱动,并且采集7路信号进行A /D转换后通MODBUS 协议将数据实时传输给上位机；上位机接收数据后通过补偿模型计算出发射率值, 并实时绘制被测面发射率随温度的变化曲线;在应用现场, 传感器与上位机距离超过15 m, 考虑到红外热电堆传感器的输出为几mV, 如果将信号通过长线传输至电路将会对本来就很小的信号造成衰减, 因此采用将电路与2个半球罩做成一体结构, 如图中实线框所示;该结构对测量电路的测量精度与尺寸提出了很高的要求;四、系统电路设计4.1测量电路设计系统待测辐射量很小,光电式传感器对工作环境要求较高, 无法适应高温环境;红外热电堆传感器不仅能够适应强震动和高温环境,而且测量响应速度为m s级,无需复杂光学系统;综合各方面考虑,系统采用红外热电堆传感器;测量系统采用传感器与电路一体的结构,电路板空间狭小, 要求电路具有很高的集成度, mV级的热电堆输出电压不论在测量精度还是抗干扰上都加大了难度;根据测量电路对CPU 的要求, 采用ADuC845 微处理器, 测量电路如图所示,CPU 外围电路结构简单, 只需要提供电源及参考电压, 片内集成的可编程增益放大器PGA 和高达24 位分辨率的型ADC完全满足测量要求;并且片内集成的400 μA 电流源可直接驱动PT100信号, 简化了电路;芯片内ADC上的斩波机制使其具有优良抑制直流失调及漂移性能,非常适用于对失调、噪声抑制和电磁兼容要求高的电路;通过寄存器可将PGA 增益编程为8 级以满足不同的输入范围, 并在测量电路中添加1. 25 V 偏置电压让输入信号工作在放大器的线性区, 提高测量精度;对于PGA, 测量范围越小则测量的精度越高,在该应用中传感器输出小于40 mV, 因此为了充分利用芯片的精度,在该电路中通过单片机程序识别输入信号的范围自动选择PGA 的增益,设定20 mV为阈值, 在输入小于20 mV 时选择0~ 20 mV, 当输入大于20 mV 时程序自动切换为0~ 40 mV.4.2 RS- 485通信电路信号处理模块与上位机使用RS - 485协议进行长距离通信, 由于电路所处的环境为强电磁干扰, 因此为了增强抗干扰能力提高可靠性, 采用基于iCoup ler磁耦隔离技术的隔离RS- 485收发器ADM 2483;磁耦隔离技术由于没有光电耦合器中影响效率的光电转换环节, 实现了低功耗和高集成度, 并且具有更高的数据传输速率、时序精度和瞬态共模抑制能力;它在125℃高温环境下性能和可靠性并不下降,在抗高温影响方面远优于光耦合器, 非常适用于该系统的高温环境;通信电路如图所示, 注意: VDD2与GND2必须是通过DC - DC 隔离后的电压, 才能实现系统的真正隔离;五、标定和实验结果在补偿的基础上测量系统通过4 块第三方检定的标准发射率样板来标定, 发射率分别为0. 23、0.34、0.64、0.92, 通过线性拟合的到最终发射率值;为了验证系统测量的准确性, 采用红外热像仪校准发射率方法进行比对, 该测试装置经过了计量单位检验, 热像仪校准方法的基本测定方法简单描述如下：其基本计算原理是通过红外热像仪得到被测面的温度场图像分布,通过温度场图像根据热像仪的图像处理软件分析可以得到热像仪吸收的测量波长范围内的红外能量,在需要测量发射率的测试点焊上热电偶测量实时的被测表面温度,根据发射率、辐射能量与温度三个值知道两个即可求得第三个的原理,通过对所得的红外能量与热电偶测得的温度进行软件计算即可换算得出该被测点的发射率;六、总结本方法经过东北大学高魁明教授、华中科技大学叶林教授的改进,经过系统误差矫正,可用在高温600度以上发射率的测量,误差率不超过5%;系统的设备可以由控制工程系和测控仪器系设计出来;此外,也可采用主动发射率法的方案进行发射率测量;。

纳米远红外加工剂FRN396远红外线的频率与构成生物体细胞的分子的振动频率相近，其能量易被生物细胞吸收，使分子内的振动加大，活化组织细胞，促进血液循环，调节机体代谢，加速新陈代谢, 增加免疫功能，增加微循环血流量，有很好的温热疗效等作用。

纳米远红外整理剂FRN396为纳米远红外陶瓷粉与成膜性良好的阳离子聚合物的特殊加工剂，适用于棉、毛、腈/毛、T/C 等织物的远红外整理，经其处理后的织物可以吸收外界的能量，再向人体反馈发射远红外线，使体感温度上升，从而使人体有温热感。

多家权威检测机构一致证明: FRN396整理后的织物远红外发射率高达85%，具有很好的保暖性，并且具有良好的耐久性，洗涤60次后远红外发射率高达84%，对人体安全，对皮肤无刺激、透气舒适。

HERST公司主要产品有：防紫外整理剂、抗紫外线整理剂、抗菌整理剂、抗菌助剂、纺织抗菌剂、纳米银抗菌处理剂、吸湿排汗整理剂、吸汗速干加工剂、纳米香味微胶囊整理剂、香味加工剂、织物面料抗菌剂、纳米维生素微胶囊加工剂、阻燃整理剂、防火整理剂、纺织阻燃剂、阻燃涂层胶剂、阻燃助剂、甲壳素整理剂、防螨抗菌整理剂、抗菌防霉防螨整理剂、皮革防霉抗菌剂、防霉整理剂、抗静电整理剂、防静电剂、防蚊加工剂、防虫加工剂、防油防水整理剂，含氟拒油拒水防污整理剂、芦荟丝素胶原保湿剂、无甲醛免烫整理剂、纳米银抗菌剂、羽绒抗菌除臭剂、纺织品防霉剂、纳米负离子加工剂、纳米远红外加工剂、远红外负离子发生剂、高发泡印花浆、珠光印花浆、金粉印花浆、银粉印花浆、仿活性印花粘合剂、富锗整理剂、天然物(丝素蛋白、绿茶、艾蒿、卵磷脂、仙人掌)整理剂、舒适性（凉感、调温、唐辛子暖感、自发热）整理剂等精细化工产品。

韩笑远红外保健纺织品的开发研究和应用广州市纺织工业研究所李达才刁伟军杨建国广州医学院第一附属医院卢永辉刘宇平【摘要】本文总结了采用远红外辐射体与特种印花和新型油墨印花相结合的丝网印花加工方法的新工艺技术，使纺织品不但有明显的远红外保健效果，能有效地局部改善人体的各种有关症状，而且有特种印花的立体感、弹性胶感等外观效果。

文章编号:1000-2278(2002)01-0009-08常温远红外陶瓷粉和远红外日用陶瓷的研究刘维良 骆素铭(景德镇陶瓷学院)摘 要远红外日用陶瓷不仅对食物、饮料、水有活化作用,加速酒的发酵和成熟,而且对人体还具有保健功能。

本研究采用液相法制备出纳米远红外陶瓷粉,把远红外陶瓷粉按适当比例掺入普通陶瓷釉浆中,制成常温下具有高效发射远红外线功能的日用陶瓷产品,如瓷碗、盘、茶杯、酒具等。

采用XRD 分析其物相和SEM 观察其显微结构,结果表明,当远红外陶瓷粉在基釉中的添加量为10wt%时,可提高日用陶瓷釉面的光泽度和显微硬度,且釉面质量优良。

经中国计量科学研究院测试,远红外陶瓷粉的的法向全辐射发射率为94%,远红外日用陶瓷的法向全辐射发射率达到83%以上。

关键词 远红外陶瓷粉,远红外陶瓷釉,日用陶瓷中图法分类号:TQ174.1 文献标识码:ASTUDY ON NORMAL TEMPERATURE FAR -INFRARED CERAMICPOWDERS AND DIALY -USED CERAMICSLiu Weiliang Luo Suming (Jingdezhen Ceramics Institute)AbstractThe far-infrared dialy-used ceramics not only has effect of activation on food,drink,water and accelerating wine fer mentation,but also has the function of health care on body.Liquid phase method is adopted to prepare nanometer far-infrared radiating cera mic powders in this study,which can make into high-effect far-infrared radiating properties daily-used ce ramic products at normal te mperature,such as bowl,plate,dish,cup,wine utensils,etc when added it into general cera mic glaze in the light of propriety proportion.Phase composition is analyzed by XRD and microstructure is observed by SE M.The results show that the glossiness and microhardness of the dialy-used ceramic glaze are improved,and the quality of glaze surface is of high quality when the addition quantity of far-infrared ceramic powders is 10wt%.After the installed test by China Metera ge Research Institute,the emissivity of far-infrared ceramic powders achieves 94%and the emissivity of far-infrared ceramic glaze achieves above 83%at normal temperature.Keywords far-infrared cera mic powders,glaze,dialy-used cera mics.收稿日期:2001-10-08作者简介:刘维良,景德镇陶瓷学院材料工程系教授,333001第23卷第1期2002年3月陶瓷学报JOURNAL OF CE RAMICSVol.23,No.1Mar.20021 前 言众所周知,红外辐射与可见光、紫外线、X射线、 射线、微波、无线电波等一起构成了整个无限连续的电磁波谱。