物体的温度与发射出的红外能的关系,粗略看来似乎用一句话就可以描述清楚:高温物体发射出较多的红外能,而低温物体发射出较少的红外能。理论上,通过简单地测定被测目标发射出的红外能,就可以知道它的温度。然而实际上并不是那么简单的。因为目标物体发射出的红外能并不是仅由温度这一个因素来决定的。还有另一个变量必须考虑,这个变量我们称之为发射率(或发射的趋势)。一个物体的发射率受到材料本身、表面状态、反射率和不透明度的影响。发射率常常会使测温变得复杂。因此,理解发射率的概念及其特性,对于正确使用红外热像仪是至关重要的。
发射率和黑体的科学定义
发射率的科学定义是在某一特定温度下物体发射出的红外能与理论上在没有损失时的完全值的比例。换句话讲,发射率就是一个物体实际发射的红外能与其理论值的比率。这一值介于0.000和1.000之间。发射率如果能够达到理论上没有损失的完全值,则称之为黑体。黑体是一个完美的发射器,因为它理论上发射100%红外能,所以它的发射率值为1.000。一个物体如果发射出60%的理论上的红外能值,则称其发射率值为0.600。
实际发射率的定义
虽然发射率的科学定义是很重要的,但是通常在实际操作中是无法应用的。我们需要了解实际发射率的定义以及一些基本概念。
在通常情况下,红外能表现为三种形式,即发射、穿透和吸收。
反射率+ 穿透率+ 吸收率= 100%
如果目标是不透明的,则其穿透率为0。以上公式变为:
反射率 + 吸收率 = 100%
如果目标吸收红外能(热能),它的温度会上升。当物体处于等温状态时,它发射出的能量和吸收的能量是相同的。因此,吸收率 = 发射率。以上公式变为:
发射率 + 反射率 = 100%
还可以表述为:
发射率 = 100% – 反射率
因此,对于一个不透明的物体,发射率是反射率的倒数,即发射率 + 反射率 = 100%。而对于一个透明的物体,其发射率 + 反射率 + 穿透率 = 100%
不同的物体,其表面的发射率是不一样的;一般而言,洁净、未氧化、裸露的金属表面发射率较低,有的甚至难以使用红外热像仪测量。在许多工业研发应用中,发射率低的物体普遍存在,而在电气应用中尤为突出。为了获得理想的测量结果,需要提高这些目标的发射率。格物优信红外热像仪配套软件的修正信息里就有全局发散率的调整窗口,可以根据被测物发散率的不同来修改全局发射率,提高测温准确性。
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