发射率是影响红外热像仪检测精度的重要参数之一,因各目标不尽相同,故发射率会有很大差别;若不能准确设置发射率或找到正确的途径判断温度,则会造成严重的测量误差,本章讲述的是如何修正发射率,满足客户精确测量的需求。
什么是发射率?
发射率是指物体表面辐射出的能量与相同温度的黑体辐射能量的比率。(黑体是一种理想化的辐射体,可辐射出所有的能量,其表面的发射率为1.00)各种物质的发射率是由物体的本身材质所决定,相同的温度下,物质不同,向外辐射的能量也会不同。
影响发射率的因素有哪些?
我们将检测的目标分为非金属和金属材料两大部分,大多数非金属材料(如塑料、油漆、皮革、纸张等)发射率可设置为0.95,相同材质、不同颜色的目标其发 射率非常接近,误差通常不超过测量精度范围;部分表面光亮的非金属材料发射率较低(如瓷砖、玻璃等),这些材料需要参考后页内容进行发射率确认。金属材料的发射率会受到下列因素的影响:
1、材料不同材料的发射率不同,如铜的发射率一般来说比铝高。
2、表面光洁度通常表面粗糙的材料发射率比光洁表面高。
表面几何形状中空,有角度的及孔洞的,表面多重反射等具有较高发射率,表面有凹陷、夹角或不平整规则的部位比平整的部位发射率高,如通常我们在检测模具加热时会,发现温度有偏高的部位,但实际上该模具温度是均匀的,偏高的位置往往是表面不规则的部分。
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。
热像仪记录了电磁光谱中红外波段的辐射强度,然后将其转化为可见光图像。源自某一物体的红外能量通过热像仪的光学镜头聚焦,传递至红外探测器上,探测器将信息发送至传感器电子元件,进行图像处理。电子元件将来自探测器的数据转化为可在取景器、标准视频显示器或LCD显示屏上查看的图像。红外成像是一种将红外图像转化为辐射图像,可在图像上读取温度值的技术。因此,红外图像的每个像素点实际上对应一个温度值。
为了正确解读热图像,需要了解不同材料与环境如何影响红外热像仪的温度读数。发射率是指:与完全发射体相比,目标物体发射红外辐射的效率(完全发射体又称为黑体,其发射率值为1)。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。