Emissivitet för olika material

Vid mätning med en infraröd kamera är det viktigt att veta det mäta objektets emissivitet, d.v.s dess emissionsfaktor, för att få en noggrann mätning. Därför att emissionsfaktorn (ε) är en parameter som IR-kamerans beräkningsalgoritm behöver veta för att kunna ge ett korrekt värde på yttemperaturen. Generell gäller att ju högre emissionsfaktorn, dvs ju närmare värdet är 1, desto noggrannare mätresultat.

MaterialBetraktningsvinkel
Oxidering på ytanTemperatur
YtstrukturPolarisationsgrad
De av objektets parametrar som påverkar emissiviteten

De grundläggande fysikaliska strålningslagarna använder begreppet ”svartkropp” som ett objekt med ideala värden. Men verkliga objekt som ska mätas avviker mer eller mindre från de ideala teoretiska värdena och dessa avvikelser måsta man ta hänsyn till för att få så noggranna mätningar som möjligt.

Emissionsfaktorn är våglängdsberoende. Men fler faktorer påverkar emissiviteten, se bilden.

Mätningar på icke-metaller

emissionsfaktor icke metaller

För temperaturmätning på material som klassas som icke-metaller, såsom exempelvis betong, gips, lackfärg och chamotte (bränd lera) så gäller att de uppvisar ett samband enl. nedan.

Emissiviteten:

  • är relativ hög (för våglängd > 5 µm )
  • stiger när våglängden ökar
  • är relativt konstant oberoende av ytstruktur

Mätningar på glas

emission glas

Vid temperaturmätning på glas så behöver man ta hänsyn till både reflektion och transmission. Eftersom glas är ett reflekterande material, så kan det ofta uppstå speglande reflektioner. Ett noggrant val av våglängden underlättar vid mätningar på glasytan och som syns på bilden här bredvid så är lämpliga våglängder ca 5-8 µm eftersom emissionsfaktorn mellan dessa våglängder är som högst och även relativt stabil.

Mätningar på metaller

emissivitet metaller
Emissionsfaktorn för metallerna silver, guld, platina, rodium, krom, tantal, molybden och andra rena material som grafit, selen och antimon

I allmänhet uppvisar metalliska material ett samband enl. nedan.

Emissiviteten:

  • är relativt låg
  • sjunker när våglängden ökar
  • beror väldigt mycket på ytans struktur.

Som grafen visar kan mätning på metallytor ge varierande och opålitliga mätresultat. Det är generellt sett förnuftigt att mäta på den kortaste möjliga våglängden för metaller, eftersom emissionsfaktorn då är högst. För i takt med att våglängden sen ökar så blir det svårare att undvika mätfel.

Stål27°C327°C
Mycket polerat0,040,06
Polerat rostfritt0,170,19
Rengjort rostfritt0,220,24
Emissionsfaktor för stål vid två olika temperaturer

För metaller är den optimala våglängden vid höga temperaturer 0,8 – 1 µm, vilket ligger vid gränsen för det synliga området. Men det andra valet skulle vara att mäta vid våglängder emellan ca 1 – 4 µm. Om metallen är målad är det enklare att mäta då färg generellt sett har en hög emissionsfaktor. En grövre yta på metallen ger också en högre emissivitet, vilket kan ses i tabellen nedan som visar emissionsfaktor för stål vid två olika temperaturer.


Vilken emissivitet skall jag använda?

Som vi sett ovan har olika material olika emissivitet och som även påverkas av andra faktorer. Men hur kan du veta vilken emissionsfaktor du skall ställa in på din termiska kamera? Det finns några sätt du kan använda.

Tabell

Tillverkarna av termiska kameror brukar som regel i manualen för instrumentet inkludera en tabell över olika materials emissionsfaktorer. Alltså är det en bra idé att leta upp det värde som ligger närmast din applikation. Värdena i tabellen får ses som riktvärden, eftersom vi vet enligt beskrivningen ovan att ett materials emissionsfaktor beror på flera faktorer.

Referensmätning metod 1

  • Gör först en referensmätning på mätobjektets yta med någon typ av handburen temperaturmätare som har kontakt med objektet. Du får då reda på den aktuella yttemperaturen på ditt mätobjekt.
  • Därefter gör du en temperaturmätning med din termiska kamera och börja med inställt värde för emissionsfaktor på 1. Sänk sedan värdet på emissionsfaktorn till det mäta värdet stämmer överens med temperaturvärdet från referensmätningen. Du har nu det mäta objektets emissionsfaktor.

Referensmätning metod 2

  • Det finns på marknaden självhäftande tejp med fast emissionsfaktor. Fäst en bit av en sådan tejp på mätobjektet och avvakta en liten stund så tejpen får samma temperatur som objektet. Därefter så ställ in emissionsfaktorn för tejpen i din termiska kamera och gör sedan en mätning. Denna mätning är nu din referensmätning.
  • Upprepa sedan steg 2 för ” Referensmätning metod 1”.

Som alternativ till emissionstejp kan man också stryka ut på mätobjektet en beläggning eller färg med en känd emissivitet. Ett tips är att ytor som är målade, oxiderade eller bestrukna med ett tjockt lager sot ofta har en emissionsfaktor på ca 0,95.

Läs mer

Teoriavsnitt:

  1. Vad är termografi
  2. Strålningslagar för svartkropp
  3. IR-strålning
  4. Emissivitet för olika material (denna sida)