ضریب انتشار سطح به عنوان نسبت انرژی تابش شده از سطح یک ماده به انرژی تابش شده از جسم سیاه یا Black Body، در دما و طول موج یکسان و تحت شرایط مشاهده یکسان تعریف می شود. این ضریب بین 0 و 1 می باشد و ضریب انتشار برای جسم سیاه یک است.

به عنوان مثال اگر جسمی دارای ضریب انتشار سطح 0.2 باشد بدین معنی است که تنها 20% از تشعشعات رسیده به سطح  جسم جذب می شود. 

ضریب انتشار یک سطح نه تنها به ماده بلکه به ماهیت سطح نیز بستگی دارد. به عنوان مثال، یک سطح فلزی تمیز و صیقلی ضریب انتشار کمتری نسبت به یک سطح فلزی زبر و اکسید شده دارد. تابش همچنین به دمای سطح و همچنین طول موج و زاویه بستگی دارد.

پس به این نتیجه می رسیم که در هنگام اندازه گیری دما به روش غیر تماسی می بایست حتما ضریب انتشار جسم مورد نظر را در اندازه گیری تاثیر داد.

اندازه‌گیری‌های دما که توسط یک دوربین حرارتی گرفته می‌شود در واقع از سه جزء تشکیل شده است:  

1- انرژی منتقل شده (Transmitted) : انرژی که از جسم عبور می کند. مانند عبور نور از پنجره

2-  انرژی بازتابی (Reflected) : انرژی که به هدف ساطع شده و انعکاس پیدا می کند و به دوربین باز می گردد.

3- انرژی ساطع شده یا تابش شده (Emitted) : انرژی ساطع شده انرژی است که ذاتی هدف است. این نوع انرژی توسط جسم یا نتیجه اختلاف دما بین جسم و محیط اطراف تولید می شود.

در بیشتر موارد، هنگام اندازه گیری دمای یک جسم، ما در درجه اول به انرژی ساطع شده و تابشی (Emitted) علاقه مندیم. انرژی منتقل شده (Transmitted) و منعکس شده (Reflected)  باعث ایجادخطا در اندازه گیری دما میشود و دقت اندازه گیری ها را کاهش می دهد. 

بنابراین، داشتن یک روش عملی برای بیان رابطه بین انتشار، انتقال و بازتاب مفید است که این فرمول به شکل زیر می باشد:

این فرمول مبتنی بر این ایده است که مجموع همه منابع انرژی (انتقالی، بازتابی و ساطع شده) دارای مقدار 1 است. هر جزء یک درصدی از کل انرژی ساطع شده از جسم را دارد. ما با این روش می توانیم با کم کردن انرژی های بازتابی و انتقالی به انرژی ساطع شده از خود جسم برسیم.

از اونجایی که در اکثر مواقع دمای اجسام مات را به وسیله دوربین IR اندازه می گیریم، در نتیجه انرژی انتقالی (Transmission) صفر خواهد بود پس فرمول به شکل زیر خواهد شد:

پس با این استدلال معادله ساده تری به وجود آمد اما هنوز دو مشکل اساسی در اندازه گیری با دوربین IR وجود دارد.

1- اندازه گیری دما از جسم بسیار صیقلی

2- تاثیر سایر منابع گرمایی بر جسم مورد نظر 

سطوح براق و بازتابنده مانند فلزات صیقلی، چالش برانگیزترین اجسام در اندازه گیری به وسیله دوربین IR می باشند. به طور مثال در مورد آلومینیوم جلا داده شده، انرژی انتقالی (Transmission) صفر است با این حال، انرژی منعکس شده (Reflection) بالا و در حدود 0.9 می باشد و اندازه گیری دما را دچار مشکل می کند.

اگر مجموع تمام انرژی تایش شده از جسم برابر با 1 باشد و بازتابش 0.9 یا 90٪ باشد، در این صورت Emissivity بسیار کم خواهد بود و حدود 0.1 یا 10 درصد می باشد. از طرف دیگر، اگر همان سطح آلومینیومی دارای سطحی کدر و تیره باشد بازتاب بطور چشمگیری کاهش خواهد یافت. با انعکاس کم و نبود انرژی انتقالی، درصد بیشتری از انرژی حرارتی اندازه گیری شده انرژی تابشی (Emitted) خود جسم می باشد.

از نظر عملی، آلومینیوم صیقلی دارای تابش 0.1 است. با این حال، اگر آلومینیوم را آنودایز کنید، می توانید تابش سطح را تا 0.65 بهبود دهید. این عامل بستگی به پرداخت سطح فلز و زبری آلومینیوم آنودایز شده دارد.

نوشته های بالا بر یک نکته مهم در مورد Emissivity تاکید می کند. انتشار هر ماده معمولی به ترکیب آن و ویژگی های سطح آن بستگی دارد. خوشبختانه، جداول انتشار استاندارد شده ای تهیه شده است که بسیاری از اشیاء و سطوح رایج را در خود جای داده است. اگر شما نیاز به تعیین میزان Emissivity یک شی خاص را دارید، جداول انتشار می توانند مرجع مفیدی باشند.

جمع بندی :

ما در این مقاله سعی کردیم به برخی از اصول اولیه Emissivity به صورت ساده بپردازیم. اما ملاحظات دیگری نیز  مانند ویژگی های لنز دوربین IR، اثرات جوی، دما، میزان رطوبت و فاصله بین دوربین و جسم و ... وجود دارد.
Emissivity تنها یکی از چندین ویژگی است که باید هنگام کار با دوربین حرارتی یا IR در نظر بگیریم.


با احترام و آرزوی موفقیت،

تیم فنی و فروش شرکت مهندسی جنوب آماده ارائه مشاوره فنی و مالی به شماست.