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发射率的概念以及影响因素

时间:2021-11-23 14:10:51 来源:admin 点击:

红外辐射测温,实际上是测量在一定波长宽度下物体表面的辐射能量,再换算成温度。但是由于物体表面发射率的不同和随温度,随波长的变化,给辐射测温带来了复杂的问题。前面的辐射理论只是对理想辐射源---黑体而言,它的发射率是1。而对于大多数物体来说,发射率都小于1,这些物体称为非黑体。这些非黑体的物体发射率变化有如下三种情况:

1、发射率小于1但不随波长变化,此为灰体;

2、发射率不仅小于1而且随波长变化,如一些高分子有机材料,玻璃、以及气体分子等就是这样;

3、发射率随波长变化,又随温度变化,如某些金属等。

2、3这两种情况属于非灰体。

    物体的发射率表示为物体的辐射度与和物体具有相同温度的黑体的辐射度之比。其值在零和小于1的数值之间。物体的发射率可分为半球发射率、定向发射率、法向发射率、以及全发射率和光谱发射率。实际上它们之间的差别通常都比较小。除了对磨光金属外,其差别可忽略不计。

影响发射率的因素主要有以下方面:

1、  材料种类的影响:非金属材料和金属氧化物发射率都比较高,一般大于0.8,并随着温度的增高而减小。金属发射率较低,随着温度成正比增加。辐射发生在表面,与表面状态相关。

2、  表面粗糙度的影响:金属铝、合金、不锈钢,在喷砂处理后,比抛光表面的发射率提高一到两倍。但有些非金属材料,如多晶陶瓷,聚苯乙烯和聚乙烯,其发射率与表面粗糙度不敏感。可根据基尔霍夫定律ε=1-R来说明粗糙度对发射率的影响。

3、  理化结构的影响:材料的化学成分以及处理、冷加工、表面处理形成的表面结晶状态,及其表面形成的沉积物、油膜和氧化膜等,都会明显影响发射率。

4、  材料厚度的影响:金属材料的热辐射性质发生在表面几微米的层内,可看作其表面的性质、发射率与厚度无关。对于大多数非金属电介质材料,辐射有一定的贯穿深度。因此,非金属电介质和半透明材料的发射率不仅取决于其表面状态,还与样品厚度有关。

5、  发射率对黑体辐射定律的修正,可应用于灰体和其他知道发射率的实际物体。


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