為了正確的使用熱像儀,你需要知道不同的材料和環(huán)境如何影響熱像儀的溫度讀數(shù)。發(fā)射率是指物體表面輻射出的能量與相同溫度的黑體輻射能量的比率。(黑體是一種理想化的輻射體,可輻射出所有的能量,其表面的發(fā)射率為 1.00)實際上,我們測量物體的發(fā)射率值通常低于1,對于這些目標,測量的溫度將是物體的發(fā)射率、反射率、透射率的綜合結(jié)果。
一個完美的黑體的發(fā)射率是1,也就是說目標的輻射是100%從目標表面發(fā)射出來的
實際上,我們的目標并不是完美的黑體
測定發(fā)射率
從測量輻射量出發(fā),了解發(fā)射率值是進行真實溫度評估的必要條件,但是,必須謹慎使用發(fā)射率表值。通常不清楚發(fā)射率值在哪個波段有效,而且發(fā)射率也會隨著波長的變化而變化。此外,表面條件、紋理和形狀對材料的發(fā)射率也有重要影響。有一種方法可以理解發(fā)射率不確定度對測量精度的影響:假設(shè)目標發(fā)射率的不確定度為±0.05。對于0.95的發(fā)射率,看上去這表示大約5%的誤差(0.05/0.95),而對于光亮的銅等材料,發(fā)射率為0.05,這表示100%的誤差(0.05/0.05)。這些誤差傳播到溫度計算中,增加了溫度讀數(shù)的誤差(但實際測溫結(jié)果是由紅外電磁輻射通過斯蒂芬?波爾茨曼定律間接轉(zhuǎn)換成溫度讀數(shù)獲取得來的,溫度和電磁輻射是一個四次方的非線性曲線Wrb=εσΤ4)。因此我們建議不要嘗試對低于0.5的目標發(fā)射率進行溫度測量。如果必須要測量,則可通過準確的補償(ITC培訓(xùn)中有詳細介紹),或者可用建議的高發(fā)射率材料覆蓋目標,通過熱傳導(dǎo)作用,將被測物體表面溫度傳導(dǎo)到高發(fā)射率材料后間接測量獲取。
通過紅外圖像,你可能會認為樹葉比杯子表面更冷,實際上,它們的溫度完全相同,紅外輻射強度的差異是由發(fā)射率的差異造成的
改變發(fā)射率的低成本材料
電工膠帶
大多數(shù)高質(zhì)量的電工膠帶的發(fā)射率為0.95,需要注意的是使用中波長熱像儀(3 - 5μm),膠帶是不透明的,有些乙烯基膠帶很薄,有一定的紅外透過率,因此不能用作高發(fā)射率的涂料。Scotch? Brand的88黑色乙烯基電工膠帶的發(fā)射率為0.96,在短波(3-5μm)和長波(8-12μm)區(qū)域的發(fā)射率均為0.96,建議使用。
這個例子展示了兩個帶膠帶的罐子:左邊的那個裝滿了熱水,右邊的在室溫下。對于熱罐,膠帶的溫度為163°F(72.8°C),罐的溫度為74.3°F(23.5°C)。后者的讀數(shù)基本上是環(huán)境溫度,因為罐子的發(fā)射率很低。這是一個典型的例子,說明在低發(fā)射率目標上使用高發(fā)射率應(yīng)用程序的必要性
油漆和涂料
大多數(shù)油漆的發(fā)射率約為0.9至0.95,金屬基涂料具有低發(fā)射率,不推薦使用。油漆的平整度和涂層的厚度對紅外發(fā)射率來說很重要。膠帶適合小面積使用。油漆適用于較大面積,但這是一種永久性涂料。對于需要去除的大面積涂層,或者膠帶不合適的地方,懸浮在泥漿或噴霧形式的粉末可以很好地工作。染料滲透顯影劑和Dr. Scholl s噴霧足粉就是兩個例子,這些粉末的發(fā)射率在0.9至0.95范圍內(nèi),前提是它們的應(yīng)用厚度足夠不透明。
沒有增加發(fā)射率涂料的印刷電路板 隨著涂料的發(fā)射率增加,使用油漆的缺點是減少了精細的細節(jié)
實例:控制PCB板的發(fā)射率值