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理解并解决反射表面的红外热成像问题

热成像

虽然传热有很多种,但辐射是最重要的一种温度记录.辐射是能量从目标表面转移到物体表面的一种方式红外摄像机(也称为热成像仪)。热图像中可见的内容几乎完全基于从表面发射或反射的辐射量。从建筑到航空航天,从医疗到工业,它们都存在红外热成像发射率和反射率问题。

反射表面引起的红外热成像畸变

这些热成像是从两个不同角度拍摄的城市街道外的不锈钢雕塑。用肉眼观察,我们可能会认为这些物体的温度都是相同的——与周围的空气温度相同或接近。然而,热成像却讲述了一个不同的故事。

反射表面是低效的发射器

反射的存在是显而易见的,但是当我们移动我们的位置时,被反射的物体通常会发生变化。而且,如上图所示,我们在雕塑上看到的表观温度发生了变化。在这些图像中,我们可能会认为寒冷的地区反映了晴朗的天空,而温暖的地区反映了周围的建筑物,甚至是我们自己。反射实际上是“热的谎言”,因为关于反射表面的真相是它们是低效的发射器。

达到真实温度

大多数时候,很容易区分反射辐射和发射辐射,因为就像镜子一样,当我们相对于表面移动时,反射辐射也会移动。

当我们测量辐射温度时,我们只是量化产生热图像的辐射。那么,我们如何从量化辐射,到测量我们正在检测的物体的实际温度呢?

热成像仪经过校准,使温度与一定水平的辐射强度相关联。如果一个表面发射完美,我们可以根据它发射的辐射量很容易地知道它的温度。温度越高,辐射就越多。不幸的是,没有一个表面能完美地发射。

表面发射率vs反射率

不透明(非透明)表面产生发射和反射辐射的组合。因为反射辐射与地表温度无关,我们必须告诉成像仪忽略它所看到的那部分。为了做到这一点,我们校正发射率(E)。反射(R)等于1 - E。我们还需要校正反射温度。有了这两个校正,成像仪的处理器可以提供一个精确的辐射测量温度。

有两种情况下,这种修正不像我们想要的那样准确,例如:

  1. 被测表面的发射率小于0.6。
  2. 反射温度与表面温度相差甚远

这一限制适用于所有热成像系统。这意味着你无法准确测量大多数裸露金属的温度。但有一个变通办法。

提高反射表面的热成像精度

当您需要在低发射率(高反射)表面上高精度测量温度时,您可以将一小块电工胶带牢牢地粘在表面上(遵循适当的安全操作)。将热成像仪上的发射率设置为0.95,并将背景校正为如果磁带是镜子的话将反射的温度。按照此过程,您应该能够实现+/ -2°C或2%的测量精度。

为了建立自信,在你的办公室或厨房里做一些简单的实验,直到你能自如地改正为止。请在评论区告诉我们你的问题。

使用电子胶带提高反射表面的热成像精度

在可变氧化的冷窗户玻璃(左)或热钢板(右)上涂上一段电气胶带,可以让热计仪始终如一地进行准确的辐射温度测量。注意这两种材料都有很强的反射性。在这两种情况下,发射率设置为磁带的值(0.95)与适当的反射背景校正值。