Análisis de principios: emisividad de los termómetros infrarrojos
La emisividad se define como la relación entre la energía radiante emitida por un objeto real y la de un cuerpo negro a la misma temperatura en condiciones idénticas. Las mismas condiciones se refieren a los mismos parámetros geométricos (área de emisión de radiación, magnitud del ángulo sólido y dirección para medir la potencia radiante) y condiciones espectrales (rango espectral del flujo radiante medido). Dado que la emisividad depende de las condiciones de medición, existen varias definiciones de emisividad.
Emisividad hemisféricaLa emisividad hemisférica es la relación entre la salida radiante (flujo radiante emitido por unidad de área del radiador en el espacio hemisférico) y la salida radiante de un cuerpo negro a la misma temperatura. Se divide además en emisividad hemisférica total y emisividad hemisférica espectral.
Emisividad normalLa emisividad normal se mide dentro de un pequeño ángulo sólido a lo largo de la dirección normal de la superficie radiante. Es igual a la relación entre la radiancia en la dirección normal y la radiancia de un cuerpo negro a la misma temperatura. Como los sistemas infrarrojos detectan energía radiante dentro de un pequeño ángulo sólido a lo largo de la normal de la superficie del objetivo, la emisividad normal es de gran importancia.
Para un cuerpo negro, todos los tipos de emisividad son iguales a 1, mientras que para los objetos reales, todos los valores de emisividad son menores que 1. La emisividad a la que generalmente nos referimos es la emisividad promedio.
Corrección de emisividad
La emisividad varía según las diferentes superficies del objeto. Generalmente se requiere una corrección de emisividad para garantizar la precisión de la medición de temperatura. Los termómetros están calibrados frente a cuerpos negros, pero la emisividad de la superficie de cualquier objeto real es menor que la de un cuerpo negro.
El método de corrección de emisividad para termómetros infrarrojos funciona de la siguiente manera: ajusta el factor de amplificación del amplificador de acuerdo con la emisividad de diferentes objetos, de modo que la señal generada por la radiación de un objeto real a una temperatura determinada en el sistema sea igual a la señal producida por un cuerpo negro a la misma temperatura. Por ejemplo, si un objeto tiene una emisividad de 0,8, la ganancia del amplificador debe aumentarse a 1/0.8=1.25 veces el valor original. En los sitios industriales, generalmente es difícil determinar la emisividad del objetivo porque los objetivos medidos difieren en material, forma y condición de la superficie. Los errores de medición causados por otros factores también darán lugar a discrepancias entre las lecturas medidas y los valores reales. Ajustar el parámetro de emisividad puede resolver eficazmente este problema sin afectar la linealidad de la medición.
