⚡️淺談放射率及其對熱成像的影響?

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【熱像儀入門須知系列


何謂放射率?

首先,放射率是什麼?

放射率是度量一個物體輻射熱的效率,換言之,是一個物體的表面如何理想的表現其溫度的指標。

放射率的數值範圍從0(一個理論上的理想鏡面反射所有的能量)到1(一個理論上稱為黑體的物體 - 完美的吸收及輻射所有的能量)。

請注意,放射率數值0與1,只能在理論中實現,現實中,放射率範圍0.01 – 0.99,能更實際的說明物體的輻射狀態。

高度拋光的金屬表面例如銅或鋁,通常放射率低於0.10,粗糙或氧化的金屬表面,則有較高的放射率(0.6或更大,依表面條件與氧化程度而定)。

多數平整的漆料表面大約0.90,而人體皮膚和水則大約0.98。
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熱像儀偵測反射及輻射的熱能

每一塊皆具有相同的溫度,為何看起來卻不一樣?

假如您在查看的是一個具有低放射率的高度拋光金屬物體,其表面將如鏡子般的作用。

因此,與其說是量測物體本身的溫度,不如說熱像儀是在偵測反射溫度。

反射溫度(也稱為背景溫度或T反射)是指從您正在測量的目標反射出來的來自其它物體的任何熱輻射。

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反射溫度會影響熱像儀測得的溫度。

一個物體可能摸起來是冷的,但假如表面反射了鄰近的熱源,則在熱像儀會顯示出較高的溫度。
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金屬燈開關比牆壁的其它部分熱?還是它反射了溫暖的熱源?

一個物體的溫度可能與它相鄰物體的溫度一樣,但卻顯得比較冷?
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放射率高,則反射溫度的影響較小

手上戒指的溫度可能與人體皮膚相同,但看起來卻較冷?

對於高放射率的物體,反射溫度的影響較小,但對於低放射率的物體,這是必須仔細理解的關鍵因素。

當放射率降低時,您所測量的(觀察到的熱輻射)有較多來自周遭物體的表面,而非您正在檢查的目標。

假如您要測量的物體具有高放射率,您可以在熱像儀的設定中調整放射率及反射溫度。例如,假如您想測量一個人的體溫,您可以將放射率設在0.98(人類皮膚的放射率),將反射溫度設為環境溫度(假如在室內,大約是20°C),則您的熱像儀將進行補償。

範例:使用絶緣膠帶輔助測量低放射率表面的溫度

一般而言,假如測量目標的放射率低於0.5,您不太可能獲得精準的溫度測量值,在此種情況下,可能需要設想方法來增加目標物體的放射率(如下圖例),因為,在進行溫度測量時,放射率是一項您須要知道的具有挑戰性的影響因素之一,但它可以經由理解和採取適當的方法,而進行正確的補償。
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高放射率表面,例如電工絶緣膠帶,可用於精準的量測低放射率表面的溫度,例如發亮的金屬。

對於其他的物體表面類型,且假如溫度測量精度對您及您的檢查計劃很重要,那麼,在進行測量前,您可能需要諮詢專業人員或本身受過熱像檢測培訓,才能比較正確的補償放射率。

相關培訓課程或檢測應用,歡迎您進一步洽詢。

本文圖片視頻及內容取材編譯自原廠flir "how does emissivity affect thermal imaging"。

2020-11-16