Analyse van de emissiviteit van een infraroodthermometer
Emissiviteit is de verhouding van de stralingsenergie tussen een feitelijk object en een zwart lichaam bij dezelfde temperatuur onder dezelfde omstandigheden. De zogenaamde zelfde omstandigheden verwijzen naar dezelfde geometrische omstandigheden (emissiestralingsgebied, ruimtehoekgrootte en richting voor het meten van het stralingsvermogen) en spectrale omstandigheden (spectraal bereik voor het meten van de stralingsflux). Omdat de emissiviteit verband houdt met de meetomstandigheden, zijn er verschillende definities van de emissiviteit.
Hemisferische emissiviteit Hemisferische emissiviteit is de verhouding van de stralingsenergieflux (emittantie) per oppervlakte-eenheid van de straler tot de emittantie van een zwart lichaam bij dezelfde temperatuur, verdeeld in totale hoeveelheid en spectrale hoeveelheid.
Normale emissiviteit
Normale emissiviteit is de emissiviteit gemeten in een kleine ruimtehoek langs de normale richting van het stralingsoppervlak, wat de verhouding is van de stralingshelderheid langs de normale richting tot de stralingshelderheid van het zwarte lichaam bij dezelfde temperatuur. Omdat alle infraroodsystemen de stralingsenergie in een kleine ruimtehoek langs de normale richting van het doeloppervlak detecteren, is de normale emissiviteit erg belangrijk.
Voor blackbody zijn alle soorten emissiviteit gelijk aan 1, terwijl voor werkelijke objecten alle soorten emissiviteit kleiner zijn dan 1. Waar we het momenteel over hebben is de gemiddelde emissiviteit.
Over emissiviteitscorrectie:
De emissiviteit van verschillende oppervlakken is verschillend. Om de nauwkeurigheid van de temperatuurmeting te garanderen, is over het algemeen emissiviteitscorrectie vereist. Omdat de thermometer in blackbody is gekalibreerd, is de emissiviteit van elk objectoppervlak kleiner dan die van blackbody.
De methode voor emissiviteitscorrectie van een infraroodthermometer is om de vergroting van de versterker aan te passen aan de emissiviteit van verschillende objecten, zodat het signaal dat wordt gegenereerd door de straling van een feitelijk object met een bepaalde temperatuur in het systeem hetzelfde is als dat gegenereerd door een zwart lichaam met dezelfde temperatuur. Als de emissiviteit van een object bijvoorbeeld {{0}}.8 is, moet de vergroting van de versterker worden vergroot tot 1/0.8=1.25 keer. Op industrieel gebied is het echter over het algemeen moeilijk om de emissiviteitsparameters van doelen te bepalen vanwege de verschillende materialen, vormen en oppervlaktetoestanden van de gemeten doelen. Meetfouten veroorzaakt door andere factoren veroorzaken het verschil tussen de gemeten waarde en de werkelijke waarde. De introductie van aanpassing van de emissiviteitsparameters kan dit probleem goed oplossen zonder de lineariteit van de metingen te beïnvloeden. Kan worden aangepast volgens de volgende stappen op basis van de empirische temperatuur of procestemperatuur:
Het meetbereik van de thermometer is bijvoorbeeld 500-1400 graad
De werkelijke temperatuur is 1200 graden en de gemeten temperatuur is 1150 graden.
Op dit moment kan de emissiviteitsparameter als volgt worden aangepast:
(1150-500)÷(1200-500)=0.928≈0.93
Na een dergelijke aanpassing ligt de gemeten waarde dichter bij de werkelijke waarde, en deze kan ook worden aangepast met verwijzing naar de tabel met materiaalemissiviteitscoëfficiënten. Het is echter mogelijk dat de parameters in deze tabel niet geschikt zijn voor de procesbehoeften. Het moet duidelijk zijn dat de essentie van het aanpassen van de emissiviteit het corrigeren van de meetfout is.
