Temassız sıcaklık ölçümünde emisivitenin tanımı ve etkisi

Temassız sıcaklık ölçümünde, ölçüm nesnesinden yayılan kızılötesi veya ısı radyasyonu bir pirometre tarafından kaydedilir. Pirometre, Planck'ın radyasyon denklemi uyarınca alınan radyasyondan sıcaklığı hesaplar. Radyasyonun yüksekliği, ölçüm nesnesinin emisyon derecesine bağlıdır. Ancak emisyon derecesi tam olarak ne anlama gelir ve pratik ölçümlerde nasıl bir etkiye sahiptir? Emisyon derecesi nasıl belirlenir ve neye bağlıdır? Yanlış ayarlanmış emisyon derecesi durumunda hangi hatalar ortaya çıkabilir ve ölçüm hataları nasıl en aza indirilebilir? Bu ve diğer sorular aşağıdaki makalede ele alınmaktadır.

Kızılötesi/ısı radyasyonunun miktarı, sıcaklığın yanı sıra ölçülen nesnenin kendisine de bağlıdır. Bir ölçülen nesnenin, aldığı (emdiği) ısı radyasyonunu tekrar yayma yeteneği, emisyon derecesi ile tanımlanır. İdeal veya “siyah ışınlayıcı” olarak adlandırılan bir nesne, aldığı radyasyonun tamamını yayar. Gerçek bir yayıcı, aynı sıcaklıkta “siyah yayıcı”dan daha az radyasyon yayar. Emisyon derecesi ε, gerçek bir ölçüm nesnesinin Φr kızılötesi radyasyonunun “siyah yayıcı”nın Φs radyasyonuna oranıdır.

ε = Φr / Φs

Böylece emisyon katsayısı, 0 ile 1 veya 0 ile 100 % arasında bir boyutsuz fiziksel büyüklüktür.

Çevredeki ortamdan ölçüm nesnesine çarpan radyasyon, ölçüm nesnesinin yansıma derecesine bağlı olarak az ya da çok yansıtılır. Isı radyasyonu, görünür ışıkla aynı radyasyon yasalarını izler. Şeffaf nesnelerde (cam, folyo) ayrıca ölçüm nesnesinin içinden ve arka plandan ısı radyasyonu gelebilir. Geçirgenlik, bir nesneden geçen radyasyonun yüzdesini belirtir. Bir pirometre tarafından ölçülen toplam radyasyon ΦΣ aşağıdaki gibi oluşur.

ΦΣ = ε * ΦO + ρ * ΦU + τ * ΦH

ε = emisyon katsayısı
ρ = yansıma katsayısı
τ = geçirgenlik katsayısı
ΦO = nesne radyasyonu
ΦU = ortam radyasyonu
ΦH = arka plan radyasyonu

Radyasyon katsayıları aşağıdaki formülle birbirine bağlanır:

1 = ε + ρ + τ

Şeffaf olmayan nesneler için geçirgenlik oranı geçerli değildir.

1 = ε + ρ

Bir ölçüm nesnesinin emisivitesi ölçülebilir.

Cam, plastik veya gazlar gibi şeffaf nesnelerin belirli dalga boyları vardır.

Uygulamada, çevreden gelen harici radyasyon meydana gelebilir. Klasik bir örnek, soğuk bir metal levhanın sıcak bir metal levha içinde ölçülmesidir.

Çeşitli maddelerin emisivitesine ilişkin bilgiler literatürde veya kullanım talimatlarında bulunabilir. Ancak, bu bilgiler dikkatle ele alınmalıdır

İlk olarak, etiket üzerindeki gerçek sıcaklık belirlenir (Şekil 2). Daha sonra doğrudan etiketin yanında karşılaştırmalı bir ölçüm gerçekleştirilir.

Birkaç yıl önce, iki dalga boyunda aynı anda kullanılabilen pirometreler piyasaya çıktı.

Bir pirometre seçerken, büyük önem