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原文传递一种基于CdTe薄膜的壁面热流密度测量方法

专利名称：	一种基于CdTe薄膜的壁面热流密度测量方法
摘要：	一种基于CdTe薄膜的壁面热流密度测量方法，先制备包含有两层不同荧光发射波长CdTe薄膜的测量试片，然对试片标定可以分别得到两层CdTe薄膜的峰值波长‑温度标定曲线，将试片放置于待测壁面通过高速相机拍摄，图像分析和反演计算得到两层CdTe薄膜的温度场，最后根据傅里叶(Fourier)导热定律即可计算出壁面的热流密度场。本发明通过光学方法能实现热流密度的场测量，测量精度高、分辨率高且频率响应快。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	陕西;61
申请人：	西安交通大学
发明人：	牛照程;张丹;王珍珍;王辉辉;邓才智
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-28T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-02T00:00:00+0800
申请号：	CN201910349895.2
公开号：	CN110082326A
代理机构：	西安智大知识产权代理事务所
代理人：	何会侠
分类号：	G01N21/64(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	710049 陕西省西安市碑林区咸宁西路28号
主权项：	1.一种基于CdTe薄膜的壁面热流密度测量方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1，水溶性CdTe薄膜的制备：首先将明胶与水以质量比1:6-1:10混合后加热得到明胶溶液，然后将与水的体积比为1:20的水溶性CdTe量子点滴入明胶溶液得到混合溶液，将混合溶液充分震荡，震荡后的混合溶液以50-90℃恒温加热，将混合溶液均匀旋涂于玻璃基底(1-4)表面制得第二CdTe薄膜(1-3)；步骤2，温度标定：通过温度控制器(9)控制加热器(8)将第二CdTe薄膜(1-3)加热至不同温度，紫外光源(2)激发第二CdTe薄膜(1-3)发射荧光，利用装有第二滤波片(4)的第二高速相机(6)采集不同温度下第二CdTe薄膜(1-3)的图像，通过计算机(7)对图像处理，提取不同温度下第二CdTe薄膜(1-3)的发光强度，将发光强度与温度一一对应并做线性拟合，得到第二CdTe薄膜(1-3)的第二光强-温度标定曲线a；步骤3，将钢化玻璃膜(1-2)粘于第二CdTe薄膜(1-3)表面；将明胶与水以质量比1:6-1:10混合后加热得到明胶溶液，然后将与水的体积比为1:20的水溶性CdTe量子点滴入明胶溶液得到混合溶液，将混合溶液充分震荡，震荡后的混合溶液以50-90℃恒温加热，将混合溶液均匀旋涂于钢化玻璃膜(1-2)另一表面制得第一CdTe薄膜(1-1)，玻璃基底(1-4)、第二CdTe薄膜(1-3)、钢化玻璃膜(1-2)和第一CdTe薄膜(1-1)形成的试片(1)制备完成；步骤4，温度标定：通过温度控制器(9)控制加热器(8)将试片(1)加热至不同温度，加热器(8)的加热表面与第一CdTe薄膜(1-1)接触，紫外光源(2)激发第一CdTe薄膜(1-1)发射荧光，利用装有第一滤波片(3)的第一高速相机(5)采集不同温度下第一CdTe薄膜(1-1)的图像，通过计算机(7)对图像处理，提取不同温度下第一CdTe薄膜(1-1)的发光强度，将发光强度与温度一一对应并做线性拟合，得到第一CdTe薄膜(1-1)的第一光强-温度标定曲线b；步骤5，热流密度测量：将标定完成的试片(1)放置于待测壁面，待测壁面与第一CdTe薄膜(1-1)接触，并用紫外光源(2)照射，利用第一高速相机(5)和第二高速相机(6)实时采集试片(1)发光强度并传送到计算机(7)，将采集的发光强度与第一光强-温度标定曲线b和第二光强-温度标定曲线a作对比分别得到第一CdTe薄膜(1-1)和第二CdTe薄膜(1-3)的温度场，并根据傅里叶(Fourier)导热定律计算得到壁面的热流密度场；傅里叶(Fourier)导热定律如下：式中q为热流密度，λ为钢化玻璃膜(1-2)的导热系数，Δx为钢化玻璃膜(1-2)的厚度，T1为第一CdTe薄膜(1-1)的温度场，T2为第二CdTe薄膜(1-3)的温度场。 2.根据权利要求1所述的一种基于CdTe薄膜的壁面热流密度测量方法，其特征在于：所述的钢化玻璃膜(1-2)要能够透过紫外光和特定波长的荧光。 3.根据权利要求1所述的一种基于CdTe薄膜的壁面热流密度测量方法，其特征在于：所述的第一CdTe薄膜(1-1)要分布均匀、厚度均匀地旋涂在钢化玻璃膜(1-2)上。 4.根据权利要求1所述的一种基于CdTe薄膜的壁面热流密度测量方法，其特征在于：所述的第一CdTe薄膜(1-3)要分布均匀、厚度均匀地旋涂在玻璃基底(1-4)上。 5.根据权利要求1所述的一种基于CdTe薄膜的壁面热流密度测量方法，其特征在于：所述的第一CdTe薄膜(1-1)峰值发光波长为540nm，所述的第二CdTe薄膜(1-3)峰值发光波长为740nm。 6.根据权利要求1所述的一种基于CdTe薄膜的壁面热流密度测量方法，其特征在于：所述的第一滤波片(3)能完全滤掉第一CdTe薄膜(1-1)所发出荧光波段以外的所有光源，第二滤波片(4)能完全滤掉第二CdTe薄膜(1-3)所发出荧光波段以外的所有光源。 7.根据权利要求1所述的一种基于CdTe薄膜的壁面热流密度测量方法，其特征在于：所述的紫外光源(2)发光波长为390nm。 8.根据权利要求1所述的一种基于CdTe薄膜的壁面热流密度测量方法，其特征在于：所述的第一滤波片(3)是与第一CdTe薄膜(1-1)发光波长相匹配的带通滤镜，第二滤波片(4)是与第二CdTe薄膜(1-3)发光波长相匹配的带通滤镜。 9.根据权利要求1所述的一种基于CdTe薄膜的壁面热流密度测量方法，其特征在于：所述的第一高速相机(5)和第二高速相机(6)同步采集数据。
所属类别：	发明专利