Hvad betyder Emissivitet?
Hvad er og hvad betyder emissivitet?
Simpelt sagt er emissivitet en enhed der har indflydelse for varmeudstrålingen fra en "varm" overflade. Udstrålingen er i denne sammenhæng infrarødt lys eller kontaktløs varmeoverførsel.
Forskellige overflader kan have forskellig emissivitet og dermed forskellig varmeudstråling selv om de har samme temperatur. Der er en grund til at en brændeovn er mat sort og en mælkebil laves i blankt stål. En blank ståloverflade kan føles mere kold end en mat sort overflade selvom de befinder sig ved samme temperatur.
Derfor har emissivitet stor betydning i forbindelse med Infrarød berøringsløs temperaturmåling eller pyrometri. Det er en vigtig størrelse at forstå og at tage med i beregninger for at kunne få de mest nøjagtige målinger med et pyrometer som muligt.
Emissivitet et et naturligt fænomen og kan forklares på et fagligt og højt teknisk niveau, men her prøver vi at forklare den på en mere almenforståelig måde.
Emissivitet
Forstil dig en jernklods og et pyrometer der skal måle jernklodsens temperatur.
Ifølge teorien udsender alle fysiske emner med en temperatur højere end 0°K infrarød stråling hvis intensitet og bølgelængde er afhængig af temperaturen.
Pyrometret udsender ikke noget lys eller andet men måler blot den infrarøde stråling som den modtager. Den måler typisk i et bestemt bølgelængdeområde.
Hvis vi kalder den stråling som pyrometret modtager 100%.
Af disse 100% vil noget af strålingen stamme fra jernklodsen og noget af strålingen andre steder fra og disse kalder man refleksion og transmission.
Transmission er det lys (stråling) der går direkte igennem det medie som man måler på. Der kommer ikke nogen lys igennem en jernklods, men hvis der måles på en glasplade, papir eller en tynd plastfolie ville der kunne transmitteres stråling eller lys igennem.
Refleksion vil der til gengæld ofte være noget eller meget af. En blank overflade fungerer næsten som et spejl og reflekterer meget og denne stråling kan nå frem til pyrometret.
Der kan på grund af refleksion (og transmission) komme stråling fra andre ting end den jernklods som vi er interesseret i at måle temperaturen på. Der kan reflekteres både varme og kulde afhængig af hvad temperaturen er på den stråling der reflekteres. Er det "kold" stråling vil pyrometret vise lavere og er det "varm" vise højere værdier.
Der kan altså være forstyrrende elementer der kan give en forskel imellem det pyrometret måler/registrerer og den infrarøde stråling der kommer som følge af jernklodsens temperatur.
Metaller er karakteriseret ved at have genskin.
Hvad kan man gøre?
Ifølge fysikeren Kirchoff er de 100% som pyrometret måler lig med summen af de tre værdier altså
Signal = 100% = Emission + Transmission + Refleksion.
Hvis transmission som ved jernklodsen er 0% og Refleksion f.eks 30% vil Emission være 70%
Dette vil betyde at 70 % af energien i den infrarøde stråling, som pyrometret modtager, er udtryk for jernklodsens temperatur og 30% skyldes refleksion.
Emissionen fra selve jernklodsen er den størrelse som vi er interesseret i, da det er jernklodsens temperatur vi er interesseret i.
Man vil derfor indstille emissivitetsfaktoren på pyrometret til 70% eller typisk 0,70.
Der er forskellige typer pyrometre der er karakteriseret ved at de måler ved forskellige bølgelængdeområder. Jo kortere bølgelængde jo mindre varierer emissiviteten.
Hvad med refleksionen?
Men hvad med de 30% der stammer fra refleksionen. Det er en værdi der kan give store forstyrrelser i målingen og vil være en fejlkilde. Jo lavere emission jo større er fejlkilden.
Der er stor forskel på hvad emissions faktoren er på forskellige emner. Mange har ganske høj emission, hvor betydningen fra refleksion er minimal. Men der er også emner, typisk metaller eller metalliske overflader, hvor der er meget stort genskin hvor man skal være forsigtig for at gøre tingene rigtigt.
Hvis indflydelsen fra refleksion er ganske lille eller måske konstant kan man finjustere pyrometrets indstilling for emissivitet lidt, så målingen passer.
Det kan også vise sig at målingen ændrer sig hvis man tænder eller slukker lyset, eller solen nogen gange skinner på det emne man måler på, eller der er andre forhold der ændrer sig.
Der er nogle tiltag man kan gøre for at minimere indflydelsen af refleksion (og variation) såsom valg af den rigtige infrarøde temperaturmåler eller mekanisk konstruktion af måleopstillingen.
Lær mere om Emissivitet fra Lumasense University.
Klik på billedet for at se en pdf version af det interaktive Learning Module.
Hvis du er interesseret i det interaktive modul så ring til os på 8624 5066
Typiske emisionsfaktorer for forskellige overflader.
Bemærk at den samme overflade kan have varierende emissionsfaktor afhængig af temperaturen.
Stål, blank
Stål rusten
Sten og keramik
Træ, plast, papir
Glas
Aluminium
10 - 45%
60 - 90%
60 - 95%
80 - 95%
75 - 95%
2 - 25%
Ring eller skriv hvis du har brug for hjælp til korrekt måling med et pyrometer.
Ring på 86 24 50 66 eller klik her på mail
Vi har et stort program indenfor pyrometre til måling på både nemme og svære overflader.