光谱发射率是材料最基本的辐射物性参数,在各种工程技术和科学研究领域都发挥着重要作用。近年来随着高超声速飞行器成为研究热点,一些高孔隙率、低导热系数的材料越来越受关注,而这类材料的高温光谱发射率是防隔热设计的重要基础参数。现有的发射率测量的研究一般是采用背面加热结合热电偶测温的方式,对于常规的高导热系数材料而言这种方式能满足加热和测温要求,但是隔热材料在高温下沿样品厚度方向将产生极大的温度梯度,一方面导致测温不准确,另一方面样品的加热效果也不理想。因此,解决高温发射率测量中的测温问题,设计更加合理的样品高温加热装置显得十分必要。本文针对低导热系数的隔热材料高温光谱发射率测量中测温不准确、加热效果不理想的难题,从发射率测量原理、加热装置设计、加热装置工况仿真几方面开展研究,主要研究内容包括以下几个方面。首先,对本课题组提出的一种能够同时获得样品温度和光谱发射率的动态辐射测量方法,进行了严密的理论推导。在此基础上,对测量实现方法和可靠性进行了分析论证。通过合理的假设,利用微小温差内样品的动态光谱辐射信息,构造一组包含光谱发射率和样品温度为未知数的超定方程组。为了进行模拟实验,假设了三类不同的光谱发射率模型,并采用加入大变异的遗传算法对包含温度和发射率的超定方程进行求解。结果表明了该光谱发射率测量原理具有准确性和一定程度上的可靠性,是一种克服测量高温发射率测温难点的一种大胆尝试。然后,根据测量原理和被测对象的光热特点,对发射率测量的样品加热装置进行了设计分析。通过调研和反复比较,最终确定了以正面加光加热为主、背面高温腔辐射加热为辅的样品加热方案。并对样品加热装置进行了整体设计,根据测量过程中的约束条件,利用非线性规划确定了整体结构中的关键尺寸参数。最终对所设计的样品加热装置进行Solid Works建模、非结构网格划分并确定S2S辐射计算模型。分别对不同加热工况下、加热不同性质样品时进行了Fluent的具体仿真分析。确定了对低导热系数样品首先考虑正面激光加热的方案以及根据目标加热温度确定了所需激光功率,随后分析了样品厚度和导热系数对加热效果的影响,确定了对不同样品的具体加热方案。通过研究,构建了一种同时获得样品温度和光谱发率的方法,完成了对隔热材料高温发射率测量的加热装置的整体设计,为搭建低导热系数材料高温光谱发射率实验台和实验测量提供了参考依据。