Infrapunalämpömittareiden emissiivisyyden periaateanalyysi
Emissiivisyys on todellisen kohteen säteilevän energian suhde mustan kappaleen energiaan samassa lämpötilassa samoissa olosuhteissa. Ns. identtiset olosuhteet viittaavat samoihin geometrisiin olosuhteisiin (emission säteilyala, avaruuskulman koko ja suunta säteilytehon mittaamiseen) ja spektriolosuhteisiin (spektrialue säteilyvuon mittaamiseen). Emissiivisyyden ja mittausolosuhteiden välisen korrelaation vuoksi emissiivisyydelle on olemassa useita määritelmiä.
Puolipallon emissiokyky on säteilijän pinta-alayksikköä kohti puolipallon tilaan säteilemän säteilyenergiavuon (emissiokyky) suhde mustan kappaleen emissiokykyyn samassa lämpötilassa. Se on jaettu kahteen tyyppiin: kokonaisemissiokyky ja spektrinen emissiivisyys.
Normaali emissiokyky
Normaali emissiokyky on emissiokyky, joka mitataan pienessä avaruuskulmassa säteilevän pinnan normaalisuunnassa. Se on normaalisuunnan radianssin suhde mustan kappaleen radianssiin samassa lämpötilassa. Koska infrapunajärjestelmät havaitsevat säteilyenergian pienessä avaruuskulmassa kohdepinnan normaalisuunnassa, normaali emissiokyky on ratkaisevan tärkeä.
Mustakappaleille kaikki emissiivisyysarvot ovat yhtä suuria kuin 1, kun taas todellisten kohteiden kaikki emissioarvot ovat pienempiä kuin 1. Emissiokyky, johon tällä hetkellä viittaamme, on keskimääräinen emissiokyky.
Mitä tulee emissiivisyyskorjaukseen:
Kohteen eri pintojen emissiokyky vaihtelee ja lämpötilan mittaustarkkuuden varmistamiseksi tarvitaan yleensä emissiovoimakorjausta. Koska lämpömittari on kalibroitu mustalla kappaleella, minkä tahansa kohteen pinnan emissiokyky on pienempi kuin mustan kappaleen.
Infrapunalämpömittarien emissiivisyyskalibrointimenetelmänä on säätää vahvistimen vahvistuskerroin eri kohteiden emissiokyvyn mukaan siten, että todellisen, tietyn lämpötilan omaavan kohteen säteilyn tuottama signaali on sama kuin saman lämpötilan mustan kappaleen tuottama signaali. Esimerkiksi, jos kohteen emissiivisyys on 0,8, vahvistimen vahvistuskerroin on nostettava 1/0.8=1.25 kertaa alkuperäiseen verrattuna. Teollisuuskohteissa tavoiteemissiivisyysparametreja on kuitenkin yleensä vaikea määrittää mittauskohteiden vaihtelevien materiaalien, muotojen ja pintatilojen vuoksi. Muiden tekijöiden aiheuttamat mittausvirheet voivat johtaa eroihin mitattujen arvojen ja todellisten arvojen välillä. Emissiivisyysparametrin säädön käyttöönotto voi tehokkaasti ratkaista tämän ongelman vaikuttamatta mittauksen lineaarisuuteen. Kokemuslämpötilan tai prosessilämpötilan perusteella säädä seuraavien vaiheiden mukaisesti:
Esimerkiksi lämpömittarin alue on 500-1400 astetta
Todellinen lämpötila on 1200 astetta ja mitattu lämpötila on 1150 astetta,
Tässä vaiheessa emissiivisyysparametria voidaan säätää seuraavasti:
(1150-500)÷(1200-500)=0.928≈0.93
