实际上,我们的测量目标并非完全发射体,其发射率值往往小于1。目标的测温值源于发射、传输与反射辐射量的总和。
目标物体的发射率、反射率和热传导值受材料的影响较大。大多数非金属材料的发射率值接近0.9,表示所测90%的辐射由目标发出。大多数抛光金属的发射率值约为0.05至0.1。根据氧化或腐蚀的不同程度,生锈、被氧化或被腐蚀金属的发射率值范围为:0.3至0.9。如果不能提高目标物体的发射率值,那么,发射率低于0.7的材料将会很难测量,低于0.2的材料几乎无法测量。幸运的是,可使用十分经济实用的方法来补偿目标的低发射率。以下介绍3种简单办法可以降低目标的反射率,从而改善测量精度。
增加发射率确定方法:电工胶带
大多数优质电工胶带的发射率为0.95。须注意的是胶带是不透明的,尤其是使用中波长(3-5μm)相机时。某些乙烯基胶带质地非常薄,具有一定的红外透射比,因此无法用作高发射率涂层。某某品牌88黑色乙烯基电工胶带在短波(3-5μm)和长波(8-12μm)区段,发射率均为0.96,在此推荐使用。
带光亮金属盖的大型专用集成电路(ASIC)的温度:无涂层情况下,温度读数接近室温。粘贴一层高发射率聚酰亚胺胶带后,温度读数接近其真实温度 43.9℃。
例如下图,电工绝缘胶带贴在不锈钢杯的表面,将红外热像仪的发射率设为胶带的发射率(0.93),同时使用接触式热电偶测量温度,可看到绝缘胶带处温度与接触式测温一致,而不锈钢杯表面与胶带的发射率不同,故温度显示有较大差别。
本例展示了贴有胶带的两个罐子。左边的罐子装满热水,右边的罐子仅处于常温之下。对前者而言,从胶带读出的温度为72.8˚C,从罐子读出的温度为23.5˚C。由于罐子的发射率较低,后者的读数基本上为环境读数。这是一个十分经典的案例,说明了高发射率应用于低发射率目标的必要性。
增加发射率确定方法:涂料 & 涂层
大多数涂料的发射率范围为0.9-0.95。金属漆发射率较低,不推荐使用。涂料的颜色并非影响红外发射率的重要因素。涂料的光泽度比颜色更重要。平光涂料比光泽涂料更受欢迎。为了增加不透明度,涂层必须足够厚。施加两道涂层通常可以满足需求。
胶带适用于小面积区域。涂料适用于大面积区域,但是涂料是永久性涂层。对于大面积需要被去除的涂层,或者胶带不适用之处,悬浮液粉末或喷涂效果会更优。染色渗透剂与喷用足光粉便是2个很好的例子。如果粉末喷涂得足够厚,且不透明,这两种粉末的发射率范围均在0.9至0.95之间。
增加发射率确定方法:修正液
使用修正液是增加表面发射率的有效途径。这种方法可应用于最小的电气元件中,性能优于无法在小面积表面粘贴的胶带。修正液可使用刷子与酒精清洗掉。对于低波长热像仪,修正液的发射率约为0.95-0.96。