(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210615442.1 (22)申请日 2022.06.01 (71)申请人 浙江大学 地址 310012 浙江省杭州市西湖区余杭塘 路388号 (72)发明人 薛育聪　葛坚　徐婉清　赵佳红　 陆江　罗晓予　 (74)专利代理 机构 绍兴市知衡专利代理事务所 (普通合伙) 33277 专利代理师 施春宜 (51)Int.Cl. G01N 25/20(2006.01) G01N 25/48(2006.01) G01N 21/55(2014.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种基于热量变化的地面材料反照率测试 方法及系统 (57)摘要 本发明涉及一种基于热量变化的地面材料 反照率测试方法及系统， 其包括如下测试步骤： 1)， 将地面材料试样放置于保温容器中， 并布置 各种传感器； 2)， 准备阶段； 3)， 第一阶段； 4)， 第 二阶段； 5)， 数据采集及处理系统判别第一阶段 与第二阶段内风速最大偏差是否超过10％； 6)， 数据采集及处理系统计算并输出试样表面的反 照率。 本发 明通过计算地面材料试样在不同太阳 辐射情况下与周围环境的热交换速率， 可得到该 试样表面的反照率， 并可同时得到试样表面与测 试环境的对流换热系数及对流传质系数； 同时， 本发明所采用的设备种类少、 测试数据易得、 构 造简单且价格低廉； 所提出的测试方法原理可 靠， 准确度高。 权利要求书3页 说明书6页 附图1页 CN 115165955 A 2022.10.11 CN 115165955 A 1.一种基于热量变化的地 面材料反照率测试 方法， 其特 征在于： 包括如下工艺 步骤： 1)， 将截面积为A、 高度为H的地面材料试样放置于保温容器 中， 并在试样与保温容器间 涂抹凡士林， 使二者紧密接触； 将试样在高度方向上平均划分为n层(20≥n≥5)， 并在各层 中央埋入试样 内部温度传感器； 将试样表面温度传感器浅埋于地面材料试样 内； 将空气温 度传感器固定 于地面材料试样正上 方； 将太阳辐射传感器置 于地面材料试样旁； 2)， 准备阶段： 打开遮阳板， 使地面材料试样处于阴影中， 当各试样内部温度传感器间 的偏差小于5％且各层温度在10 分钟内的变化幅度不超过5％时， 数据采集及处理系统提示 可继续测试； 3)， 第一阶段： 合拢遮阳板， 使地面材料试样暴露于太阳辐射下， 将该阶段所持续的时 间记为t1， 风速传感器连续监测该阶段内风速变化情况， 数据采集及处理系统计算得到这 段时间内太阳辐射总量 Qra、 试样吸收的热量 Qab及地面材料表面与空气的时均温差T1； 4)， 第二阶段： 打开遮阳板， 使地面材料试样处于阴影中， 将该阶段所持续的时间记为 t2， 风速传感器连续监测该阶段内风速变化情况， 数据采集及处理系统计算得到这段时间 内试样释放的热量 Qre及地面材料表面与空气的时均温差T2； 5)， 数据采集及处理系统判别第一阶段与第二阶段内风速最大偏差是否超过10％， 若 不超过， 则认为此次测试有效， 继续数据处理过程； 若超过， 则提示此次测试失败， 并应重新 由步骤2)开始测试； 6)， 数据采集及处理系统输出试样表面与测试环境的对流换热系数h， 其所依据的计算 公式为： 根据空气密度ρair、 空气定压比热容cp,air及刘易斯准则数Le， 数据采 集及处理系统输出试样表面与测试环境的对流传至系数hm， 其所依据的计算公式为： 数据采集及处理系统输出试样表面的反照率α， 其所依据的计算公式 为： 2.如权利要求1所述的基于热量变化的地面材料反照 率测试方法， 其特征在于： 所述的 步骤3)具体为： 3‑1)， 根据太阳辐射传感器连续监测的太阳辐射强度I， 数据采集及处理系统计算得到 第一阶段内的太阳辐射总量 Qra， 其所依据的公式为： 3‑2)， 根据地面材料试样比热容cp,mat、 密度ρmat、 试样内部 温度传感器监测的试样第1层 在该阶段起始时的温度T0,lay,1及在该阶段结束时的温度T1,lay,1， 数据采集及处理系统计算 得到试样第1层在第一阶段内的热量变化情况Qa b ,1， 其所依据的计算公式为： 同样， 计算得到试样第2层至第n层在第一阶段内的热量 变化情况， 分别记为Qab,2……Qab,n； 数据采集及处理系统计 算得到试样在第一阶段内吸收的 热量Qab， 其所依据的计算公式为： 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115165955 A 23‑3)， 根据试样表面温度传感器连续监测的试样表面温度Tsur及空气温度传感器连续 监测的空气温度Tair， 数据采集及处理系统计算得到第一阶段内的地面材料表面与空气的 时均温差T1， 其所依据的计算公式为： 3.如权利要求1所述的基于热量变化的地面材料反照 率测试方法， 其特征在于： 所述的 步骤4)具体为： 4‑1)， 根据地面材料试样比热容cp,mat、 密度ρmat、 试样内部 温度传感器监测的试样第1层 在该阶段起始时的温度T1,lay,1及在该阶段结束时的温度T2,lay,1， 数据采集及处理系统计算 得到试样第1层在第二阶段内的热量变化情况Qr e ,1， 其所依据的计算公式为： 同样， 计算得到试样第2层至第n层在第二阶段内的热量 变化情况， 分别记为Qre,2……Qre,n； 数据采集及处理系统计 算得到试样在第二阶段内释放的 热量Qre， 其所依据的计算公式为： 4‑2)， 根据试样表面温度传感器连续监测的试样表面温度Tsur及空气温度传感器连续 监测的空气温度Tair， 数据采集及处理系统计算得到第二阶段内的地面材料表面与空气的 时均温差T2， 其所依据的计算公式为： 4.如权利要求1所述的基于热量变化的地面材料反照 率测试方法， 其特征在于： 所述保 温容器由低导热系数的材料构成， 壁 厚至少为 100mm； 保温容器内部空间的底 面积及高度均 与地面材料试样相同。 5.如权利要求1所述的基于热量变化的地面材料反照 率测试方法， 其特征在于： 所述试 样内部温度传感器测量范围不小于 0～85.0℃、 精度不低于 ±0.5℃。 6.如权利要求1所述的基于热量变化的地面材料反照 率测试方法， 其特征在于： 所述试 样表面温度传感器测量范围不小于 0～85.0℃、 精度不低于 ±0.5℃。 7.如权利要求1所述的基于热量变化的地面材料反照 率测试方法， 其特征在于： 所述空 气温度传感器测量范围不小于0～85.0℃、 精度不低于 ±0.5℃； 空气温度传感器套有遮阳 罩。 8.如权利要求1所述的基于热量变化的地面材料反照 率测试方法， 其特征在于： 所述太 阳辐射传感器测量的波长范围不小于 0.3～3.0 μm。 9.如权利要求1所述的基于热量变化的地面材料反照 率测试方法， 其特征在于： 所述风 速传感器测量范围不小于 0～10.0m/s、 精度不低于 0.1m/s。 10.一种基于热量变化的地面材料反照率测试系统， 其特征在于： 包括温度传感器、 太 阳辐射传感器、 数据采集及处 理系统以及辅助装置； 其中， 所述温度传感器由若干试样内部温度传感器、 试样表面温度传感器和 空气温度 传感器组成； 所述若干试样 内部温度传感器、 试样表面温度传感器以及空气温度传感器分 别通过连接线与数据采集及处 理系统相连； 所述太阳辐射传感器亦通过 连接线与数据采集及处 理系统相连；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115165955 A 3