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紅外測(cè)溫發(fā)射率修正（Emissivity correction）
日期：2025-01-25 14:59
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摘要：
發(fā)射率是影響紅外溫度檢測(cè)精度的重要參數(shù)之一，因各目標(biāo)表面性質(zhì)不盡相同，故發(fā)射率會(huì)有很大差別；若不能準(zhǔn)確設(shè)置發(fā)射率，則會(huì)造成測(cè)量誤差，本章講述的是如何修正發(fā)射率，滿足客戶**測(cè)量的需求。
什么是發(fā)射率？
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）各種物質(zhì)的發(fā)射率是由物體的本身材質(zhì)所決定，相同的溫度下，物質(zhì)不同，向外輻射的能量也會(huì)不同。例如下圖，電工絕緣膠帶貼在不銹鋼杯的表面，將紅外熱像儀的發(fā)射率設(shè)為膠帶的發(fā)射率（0.93），同時(shí)使用接觸式熱電偶測(cè)量溫度，可以看到絕緣膠帶處溫度與接觸式測(cè)溫一致，而不銹鋼杯表面與膠帶的發(fā)射率不同，故溫度顯示有較大差別。
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）各種物質(zhì)的發(fā)射率是由物體的本身材質(zhì)所決定，相同的溫度下，物質(zhì)不同，向外輻射的能量也會(huì)不同。例如下圖，電工絕緣膠帶貼在不銹鋼杯的表面，將紅外熱像儀的發(fā)射率設(shè)為膠帶的發(fā)射率（0.93），同時(shí)使用接觸式熱電偶測(cè)量溫度，可以看到絕緣膠帶處溫度與接觸式測(cè)溫一致，而不銹鋼杯表面與膠帶的發(fā)射率不同，故溫度顯示有較大差別。
影響發(fā)射率的因素有哪些？
我們將檢測(cè)的目標(biāo)分為非金屬和金屬材料兩大部分，大多數(shù)非金屬材料（如塑料、油漆、皮革、紙張等）發(fā)射率可設(shè)置為0.95，相同材質(zhì)、不同顏色的目標(biāo)其發(fā)射率非常近，誤差通常不超過(guò)測(cè)量精度范圍；部分表面光亮的非金屬材料發(fā)射率較低（如瓷磚、玻璃等），這些材料需要參考后頁(yè)內(nèi)容進(jìn)行發(fā)射率確認(rèn)。金屬材料的發(fā)射率會(huì)受到下列因素的影響：
我們將檢測(cè)的目標(biāo)分為非金屬和金屬材料兩大部分，大多數(shù)非金屬材料（如塑料、油漆、皮革、紙張等）發(fā)射率可設(shè)置為0.95，相同材質(zhì)、不同顏色的目標(biāo)其發(fā)射率非常近，誤差通常不超過(guò)測(cè)量精度范圍；部分表面光亮的非金屬材料發(fā)射率較低（如瓷磚、玻璃等），這些材料需要參考后頁(yè)內(nèi)容進(jìn)行發(fā)射率確認(rèn)。金屬材料的發(fā)射率會(huì)受到下列因素的影響：
材料：不同材料的發(fā)射率不同，如銅的發(fā)射率一般來(lái)說(shuō)比鋁高。
表面光潔度：通常表面粗糙的材料發(fā)射率比光潔表面高。
表面顏色：以黑色為代表的深色系表面發(fā)射率比淺色系高。
表面形狀：表面有凹陷、夾角或不平整規(guī)則的部位比平整的部位發(fā)射率高， 如通常我們?cè)跈z測(cè)模具加熱時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)溫度有偏高的部位，但實(shí)際上該模具溫度是均勻的，偏高的位置往往是表面不規(guī)則的部
表面光潔度：通常表面粗糙的材料發(fā)射率比光潔表面高。
表面顏色：以黑色為代表的深色系表面發(fā)射率比淺色系高。
表面形狀：表面有凹陷、夾角或不平整規(guī)則的部位比平整的部位發(fā)射率高， 如通常我們?cè)跈z測(cè)模具加熱時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)溫度有偏高的部位，但實(shí)際上該模具溫度是均勻的，偏高的位置往往是表面不規(guī)則的部
發(fā)射率確定方法：
1、查表法
2、絕緣膠帶法
將一塊絕緣膠帶（已知發(fā)射率）貼于被測(cè)物體表面，通過(guò)調(diào)整紅外熱像儀發(fā)射率，使被測(cè)材料表面的溫度與貼有絕緣膠帶表面溫度相同或接近，此時(shí)的發(fā)射率即為被測(cè)材料物體正確的發(fā)射率。操作方法 貼絕緣膠布（建議使用3M電氣絕緣膠帶，牌號(hào)1712，黑色），發(fā)射率：0.93適用場(chǎng)合 此種方法適用于被測(cè)目標(biāo)相對(duì)比較大，溫度較低（小于80℃），要求測(cè)試后不改變?cè)繕?biāo)表面狀況的場(chǎng)合，例如各種散熱模塊，光潔芯片（較大）表面，金屬表面等。注意事項(xiàng) 應(yīng)盡量使膠帶與被測(cè)目標(biāo)的表面接觸緊密，沒(méi)有氣泡或褶皺等現(xiàn)象，需要預(yù)留5分鐘以上時(shí)間，使被測(cè)目標(biāo)表面與膠帶充分達(dá)到熱平衡狀態(tài)。
將一塊絕緣膠帶（已知發(fā)射率）貼于被測(cè)物體表面，通過(guò)調(diào)整紅外熱像儀發(fā)射率，使被測(cè)材料表面的溫度與貼有絕緣膠帶表面溫度相同或接近，此時(shí)的發(fā)射率即為被測(cè)材料物體正確的發(fā)射率。操作方法 貼絕緣膠布（建議使用3M電氣絕緣膠帶，牌號(hào)1712，黑色），發(fā)射率：0.93適用場(chǎng)合 此種方法適用于被測(cè)目標(biāo)相對(duì)比較大，溫度較低（小于80℃），要求測(cè)試后不改變?cè)繕?biāo)表面狀況的場(chǎng)合，例如各種散熱模塊，光潔芯片（較大）表面，金屬表面等。注意事項(xiàng) 應(yīng)盡量使膠帶與被測(cè)目標(biāo)的表面接觸緊密，沒(méi)有氣泡或褶皺等現(xiàn)象，需要預(yù)留5分鐘以上時(shí)間，使被測(cè)目標(biāo)表面與膠帶充分達(dá)到熱平衡狀態(tài)。
3、噴漆法
將漆（已知發(fā)射率）均勻的噴涂在被測(cè)物體表面，然后通過(guò)調(diào)整紅外熱像儀發(fā)射率，直到?jīng)]有噴漆的表面溫度與噴漆表面溫度相同或接近，此時(shí)的發(fā)射率即為目標(biāo)物體正確的發(fā)射率。操作方法 噴涂的丙烯酸樹(shù)脂（建議使用保賜利自動(dòng)噴漆，黑色），發(fā)射率： 0.97。適用場(chǎng)合 此種方法可以適用于溫度較高目標(biāo)，也可以適用目標(biāo)尺寸較小的，但可以接受 被測(cè)物體表面狀況被改變的場(chǎng)合，例如設(shè)備維護(hù)場(chǎng)合下的管道、閥門等靜設(shè)備 ；制造業(yè)中，較小的芯片表面、管腳、不規(guī)則的散熱片、電容器頂端、LED芯片（表面鍍銀）。注意事項(xiàng) 應(yīng)盡量使噴漆面均勻，而且薄（但要覆蓋住被測(cè)目標(biāo)表面），同時(shí)要給客戶說(shuō)明，噴涂后的目標(biāo)可能無(wú)法擦拭干凈；建議使用者噴涂3分鐘后，再進(jìn)行測(cè)試。
將漆（已知發(fā)射率）均勻的噴涂在被測(cè)物體表面，然后通過(guò)調(diào)整紅外熱像儀發(fā)射率，直到?jīng)]有噴漆的表面溫度與噴漆表面溫度相同或接近，此時(shí)的發(fā)射率即為目標(biāo)物體正確的發(fā)射率。操作方法 噴涂的丙烯酸樹(shù)脂（建議使用保賜利自動(dòng)噴漆，黑色），發(fā)射率： 0.97。適用場(chǎng)合 此種方法可以適用于溫度較高目標(biāo)，也可以適用目標(biāo)尺寸較小的，但可以接受 被測(cè)物體表面狀況被改變的場(chǎng)合，例如設(shè)備維護(hù)場(chǎng)合下的管道、閥門等靜設(shè)備 ；制造業(yè)中，較小的芯片表面、管腳、不規(guī)則的散熱片、電容器頂端、LED芯片（表面鍍銀）。注意事項(xiàng) 應(yīng)盡量使噴漆面均勻，而且薄（但要覆蓋住被測(cè)目標(biāo)表面），同時(shí)要給客戶說(shuō)明，噴涂后的目標(biāo)可能無(wú)法擦拭干凈；建議使用者噴涂3分鐘后，再進(jìn)行測(cè)試。
4、涂抹法
用水性白板筆（已知發(fā)射率）均勻的涂抹在被測(cè)物體表面，然后通過(guò)調(diào)整紅外熱像儀發(fā)射率，直到?jīng)]有涂抹的表面溫度與涂抹表面溫度相同或接近，此時(shí)的發(fā)射率即為目標(biāo)物體正確的發(fā)射率。操作方法 涂抹水性白板筆（建議使用晨光水性白板筆，牌號(hào)MG - 2160 ，黑色），發(fā)射率：0.95。適用場(chǎng)合 此方法可以適用于不允許改變物體表面狀態(tài)（涂抹后可擦去），同時(shí) 形狀不適合進(jìn)行膠帶粘貼的目標(biāo)，涂抹法可針對(duì)較小的目標(biāo)進(jìn)行，但目標(biāo)表面溫度不宜超過(guò)100℃。注意事項(xiàng) 白板筆不能是油性筆，否則干后很難擦去。應(yīng)盡量使涂抹面均勻，建議使用者涂抹3分鐘后，待目標(biāo)表面熱平衡后再進(jìn)行測(cè)試。
用水性白板筆（已知發(fā)射率）均勻的涂抹在被測(cè)物體表面，然后通過(guò)調(diào)整紅外熱像儀發(fā)射率，直到?jīng)]有涂抹的表面溫度與涂抹表面溫度相同或接近，此時(shí)的發(fā)射率即為目標(biāo)物體正確的發(fā)射率。操作方法 涂抹水性白板筆（建議使用晨光水性白板筆，牌號(hào)MG - 2160 ，黑色），發(fā)射率：0.95。適用場(chǎng)合 此方法可以適用于不允許改變物體表面狀態(tài)（涂抹后可擦去），同時(shí) 形狀不適合進(jìn)行膠帶粘貼的目標(biāo)，涂抹法可針對(duì)較小的目標(biāo)進(jìn)行，但目標(biāo)表面溫度不宜超過(guò)100℃。注意事項(xiàng) 白板筆不能是油性筆，否則干后很難擦去。應(yīng)盡量使涂抹面均勻，建議使用者涂抹3分鐘后，待目標(biāo)表面熱平衡后再進(jìn)行測(cè)試。
5、接觸溫度計(jì)法
用接觸式溫度計(jì)，如熱電偶、熱電阻等直接測(cè)量物體表面溫度，然后通過(guò)調(diào)整紅外熱像儀發(fā)射率，直到熱像儀所測(cè)得的表面溫度與接觸式接觸式溫度計(jì)測(cè)得的表面溫度相同或接近，此時(shí)的發(fā)射率即為目標(biāo)物體正確的發(fā)射率。操作方法 建議使用Fluke接觸式測(cè)溫儀器。（如17B，右側(cè)圖片紅圈處）適用場(chǎng)合 測(cè)量方便，但需注意現(xiàn)場(chǎng)是否允許進(jìn)行表面接觸測(cè)溫。（特別是帶電、運(yùn)動(dòng)等現(xiàn)場(chǎng)）注意事項(xiàng) 應(yīng)使熱電偶與被測(cè)目標(biāo)表面接觸良好，并要求測(cè)試的數(shù)據(jù)必須是溫度穩(wěn)定后的數(shù)據(jù)。
用接觸式溫度計(jì)，如熱電偶、熱電阻等直接測(cè)量物體表面溫度，然后通過(guò)調(diào)整紅外熱像儀發(fā)射率，直到熱像儀所測(cè)得的表面溫度與接觸式接觸式溫度計(jì)測(cè)得的表面溫度相同或接近，此時(shí)的發(fā)射率即為目標(biāo)物體正確的發(fā)射率。操作方法 建議使用Fluke接觸式測(cè)溫儀器。（如17B，右側(cè)圖片紅圈處）適用場(chǎng)合 測(cè)量方便，但需注意現(xiàn)場(chǎng)是否允許進(jìn)行表面接觸測(cè)溫。（特別是帶電、運(yùn)動(dòng)等現(xiàn)場(chǎng)）注意事項(xiàng) 應(yīng)使熱電偶與被測(cè)目標(biāo)表面接觸良好，并要求測(cè)試的數(shù)據(jù)必須是溫度穩(wěn)定后的數(shù)據(jù)。
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