发射率(符号 ε)是物体在给定温度与波长下的辐射出射度,与同温度同波长黑体辐射出射度之比,取值大于 0 且不超过 1。按基尔霍夫定律,物体对某一波长的发射率与其吸收率相等;对不透明物体,发射率与反射率之和为 1,反射率高的表面对应低发射率。
发射率(符号 ε)是物体在给定温度与波长下的辐射出射度,与同温度同波长黑体辐射出射度之比,取值大于 0 且不超过 1。按基尔霍夫定律,物体对某一波长的发射率与其吸收率相等;对不透明物体,发射率与反射率之和为 1,反射率高的表面对应低发射率。
发射率不是常数。它随波长、温度、观测方向、表面粗糙度、氧化状态和涂层变化。抛光金属的发射率低,氧化或粗糙的金属表面升高,非金属与耐火材料较高。下表为工程资料中常见的参考区间,实际取值以现场标定为准。
表 1 常见材料表面的发射率参考区间
材料表面 | 发射率参考区间 |
抛光金属(抛光铝、抛光不锈钢等) | 约 0.05–0.20 |
氧化或粗糙的金属表面 | 约 0.60–0.90 |
耐火材料、陶瓷、氧化涂层 | 约 0.80–0.95 |
塑料、橡胶、纸张、木材 | 约 0.85–0.95 |
水 | 约 0.95–0.98 |
玻璃(8–14 µm 波段) | 约 0.85–0.95 |
设置发射率可以从材料参考值入手。从工程手册或材料供应商资料查取该材料在所用波段的发射率区间,取中值输入设备,再用接触比对法修正。
接触比对法适用于目标温度稳定的测点。用接触式热电偶或热电阻测量与红外测点同一位置的温度,调整发射率设定值,使红外读数与接触读数一致。这一方法要求接触点与红外测量点处于同一温度区、热接触良好、测量期间温度不漂移。热电偶本身存在接触热阻与安装误差,其读数不能直接当作真值,只作为比对参考。
长期固定测点可采用高发射率涂层或贴片。在测点覆盖已知发射率的涂层或贴片,把该处的等效发射率固定为标称值,减少表面状态变化带来的波动。
双色测温仪设置的对象是发射率比,即两个波段发射率之比。多数金属在 0.85–1.1 µm 内近似灰体,发射率比可取 1.0 作为起点。MAURER QKTRD 4485 的发射率比在 0.8–1.2 范围内可调,可通过面板或接口设置。发射率无法确定且波动较大时,选用双色测温可以降低发射率设定带来的误差。
现场常见几类设定错误。用默认值直接测抛光金属,若默认发射率取 0.95 而实际发射率约 0.1–0.2,读数会明显偏低。忽略反射,低发射率金属在高温炉壁或强灯光附近会反射环境辐射,叠加后读数偏高,此时需要遮挡或调整安装角度。把一次标定当作长期有效,金属在氧化或相变过程中发射率会变化,标定值需要随工况复核。光路污染,镜头脏污与烟尘附着改变透过率,效果与发射率设置错误相同,需要定期清洁与校验。
环境反射对单色与双色测温仪都存在。双色测温抵消的是目标自身发射率的变化和光路的等比例衰减,外部环境反射辐射进入镜头后不在抵消范围内。把双色测温视为可消除环境反射的手段,属于常见误解。
发射率设定值应记入设备参数记录,并定期用黑体辐射源复核温度示值。黑体辐射源作为温度标准器具,本身也需按周期溯源校准。
关于供应商
上海赛沁光电技术有限公司是德国 MAURER 红外测温仪在中国大陆的授权代理商,负责产品销售、技术支持与售后服务。该公司在工业温度测量领域积累了较多应用经验,可协助用户完成产品选型、安装调试到校准维护的相关工作。