Что такое коэффициент эмиссии
Что такое коэффициент эмиссии
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
СТЕКЛО И ИЗДЕЛИЯ ИЗ НЕГО
Метод определения тепловых характеристик
Определение коэффициента эмиссии
Glass and glass products. Thermal properties determination method. Determination of the emissivity
Дата введения 2012-07-01
Сведения о стандарте
1 РАЗРАБОТАН Открытым акционерным обществом «Институт стекла»
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 041 «Стекло»
4 Настоящий стандарт разработан с учетом основных нормативных положений европейского стандарта:
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает метод определения коэффициента эмиссии различных видов стекол (в том числе стекол с покрытиями) и изделий из стекла при комнатной температуре.
Коэффициент эмиссии необходим для расчета передачи тепла излучением поверхностями температурой 283 К при расчете сопротивления теплопередаче и солнечного фактора остекления.
Стандарт не распространяется на стекла прозрачные в инфракрасной области, и стекла, имеющие рассеивающую или искривленную поверхность.
Метод, установленный в настоящем стандарте, применяют при проведении квалификационных, типовых, сертификационных, периодических, исследовательских и других видах испытаний.
2 Термины и определения
В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:
2.1 коэффициент эмиссии (откорректированный коэффициент эмиссии): Отношение мощности излучения поверхности к мощности излучения абсолютно черного тела при той же температуре.
2.2 нормальный коэффициент эмиссии (нормальная излучательная способность) : Характеризует способность стекла отражать нормально падающее излучение и вычисляется, как разность между единицей и коэффициентом отражения в направлении нормали к поверхности стекла.
2.3 инфракрасное излучение: Излучение в диапазоне длин волн от 5 до 50 мкм.
2.4 общий коэффициент нормального отражения : Коэффициент зеркального отражения излучения при угле падения, близком к нормальному.
2.5 нормальный угол падения: Угол падения, равный нулю.
3 Сущность метода
Сущность метода состоит в определении спектральной кривой зеркального отражения, измеренной в диапазоне длин волн от 5 до 50 мкм при угле падения пучка излучения, близком к нормальному, вычислении нормальной излучательной способности поверхности и последующем вычислении коэффициента эмиссии.
4 Испытательное оборудование и аппаратура
4.1 Испытательное оборудование включает в себя спектрофотометр с диапазоном длин волн от 5 до 50 мкм и с приставкой для измерения зеркального отражения при угле падения излучения 20°, с погрешностью измерения не более 1%.
Допускается использовать спектрофотометр с диапазоном длин волн от 5 до 25 мкм.
4.2 Оборудование должно быть поверено в установленном порядке.
5 Отбор образцов
5.1 Порядок отбора и количество образцов стекла для испытаний устанавливают в нормативных документах на испытуемые стекла или в договоре на проведение испытаний.
5.2 Испытание проводят на образцах стекла, прошедших приемосдаточные испытания, в соответствии с нормативной документацией на их изготовление. Размеры образцов стекла для испытания устанавливают в соответствии с требованиями инструкции по эксплуатации испытательного оборудования.
5.3 Геометрические размеры образцов контролируют при помощи средств измерения и по методикам, приведенным в нормативных документах на испытуемое стекло.
6 Проведение испытаний
Испытания проводят в соответствии с инструкцией по эксплуатации спектрофотометра, путем измерения при комнатной температуре (20±5) °С спектрального коэффициента нормального отражения излучения 
на длинах волн, указанных в таблице 1. При проведении испытаний стекол с покрытием измерения проводят со стороны покрытия.
Как выбрать инфракрасный термометр
Пирометр это один из самых популярных измерительных приборов, предназначенный для измерения температуры бесконтактным способом, на расстоянии. Существует большое разнообразие моделей пирометров и для того, чтобы выбрать наиболее оптимальную, лучше подходящую под ваши основные задачи, нужно обратить внимание на несколько ключевых технических характеристик.
Диапазон измеряемых температур
Рабочее расстояние
Этот параметр обозначается как коэффициент визирования в технической документации прибора или на корпусе буквами D/S и выражается в значении из соотношения 2 чисел.
Например, при коэффициенте визирования 12/1 рабочее расстояние составляет до 5 метров. У некоторых моделей этот коэффициент может быть меньше: 8/1, 4/1 либо больше 20/1 или 50/1. Это значит что рабочее расстояние будет при 20/1 — порядка 10 метров, при 50/1 — 20-25 метров.
Коэффициент эмиссии
Наиболее важная характеристика, которой не всегда уделяется должное внимание. Это параметр, определяющий количество отраженного тепла от объекта, который измеряет пирометр. В первую очередь данный параметр влияет на точность измерения.
По данной технической характеристике можно разделить пирометры на две категории:
Насколько важен данный параметр
К примеру, если вы попробуете прибором с не настраиваемым коэффициентом осуществить замер температуры алюминия, у которого коэффициент эмиссии составляет 0.3, то погрешность может составить до 50%. Практически теряется смысл данного измерения.
Чтобы замерить температуру шлифованного алюминия, нужно воспользоваться настраиваемым прибором, вручную задать коэффициент эмиссии и произвести само измерение.
Настройка значения коэффициента осуществляется просто нажатием на соответствующую кнопку прибора. Нажимается клавиша EMS и с помощью стрелок «вверх» и «вниз» выбирается нужный коэффициент.
Сам по себе этот коэффициент для каждого типа материала является табличным значением и указывается в техническом паспорте прибора. Например для стали этот коэффициент равен 0.7, для железа 0.8, для алюминия 0.3, для меди 0.2.
Таблица материалов и коэффициента эмиссии.
Что делать, если вы столкнулись с неординарным типом материала для которого вы не смогли найти в таблице значение коэффициента эмиссии.
Например, широко распространено применение пирометров в кулинарии для измерения достоверной температуры продуктов при приготовлении шоколадных изделий. Для шоколада не найти значения эмиссии ни в одной таблице.
Нужно замерить температуру материала точным способом — контактным термометром. Затем навести на материал настраиваемый бесконтактный прибор и, пробуя выставить различные значения коэффициента эмиссии, подобрать тот коэффициент при котором показания контактного и бесконтактного приборов будут совпадать. Зафиксировать для дальнейших измерений цифру, которую вы обнаружили экспериментальным путем.
Для более дорогих моделей распространена ситуация, когда в комплекте идет контактная термопара, которая позволяет четко откалибровать пирометр под тип измеряемой поверхности. Подключается термопара, датчиком замеряем температуру объекта или материала, затем данное измерение становится доступно бесконтактным способом.
Инфракрасный пирометр предназначен в первую очередь для измерения большого количества материалов и при этом быстрого измерения, поскольку ни один контактный термометр с такой скоростью измерить не сможет.
Тип лазера
Если требуется измерить температуру на большой площади, следует отойти на большее расстояние, тогда как для замера небольшого участка потребуется приблизится на минимальное расстояние.
Встречаются приборы, оснащенные целеуказанием из нескольких точек лазера. В таком случае, гораздо проще понять с какой площади производится измерение — она находится между лазерных точек.
Как правильно измерить температуру пирометром — ошибки и правила.
Пирометр — это наиболее доступный и безопасный прибор для бесконтактного измерения температуры.
Причем он широко используется как в электричестве, так и в системах теплоснабжения.
Однако область его применения только этими отраслями не ограничивается. С его помощью замеряют температуру движущихся частей механизмов. Например, чтобы выяснить греется подшипник на двигателе или нет.
Выявляют перепады температур на смежных поверхностях – цилиндры компрессора в холодильных установках, или отдельные детали внутри автомобиля.
Допустим у вас греется двигатель по неизвестной причине и вам нужно выяснить почему. Для этого пирометром сначала замеряете температуру на выходном патрубке термостата и сравниваете ее с температурой радиатора.
Если разница очень большая, тогда скорее всего виноват термостат.
Еще один из вариантов применения – измерение температуры раскаленного металла для его правильной обработки.
Если это делать классическими термометрами, то вы потеряете драгоценное время на нагрев самой термопары. А беспроводным термокрасным пирометром, все это занимает буквально мгновение.
Вот сводная графическая миниатюра и расшифровка возможностей и областей применения пирометров:
Прибор этот безусловно хороший, но давайте подробнее рассмотрим вопрос, как же им правильно пользоваться. Ведь простое наведение лазерного луча и считывание показаний на электронном табло, не всегда гарантирует и дает корректные результаты.
При замерах существует множество погрешностей, о которых большинство пользователей даже не догадывается. Измерение температур при помощи оптического прибора, отличается от измерения температуры приборами контактными.
Вот основные ошибки, которые допускают новички:
- температура самого пирометра значительно отличается от температуры окружающей среды
- измерения происходят слишком далеко от объекта, без учета конуса расширения луча
- экономные «специалисты» пытаются работать прибором наподобие тепловизора на больших площадях, не учитывая при этом частоту обновления показаний девайса
Рассмотрим все эти моменты более подробно.
Когда вы измеряете градусы контактным термометром, вы по факту делаете замер только температуры тела. А вот если вы попытаетесь тоже самое проделать на некотором расстоянии, то вы попутно измерите все те волны и лучи, которые не зависимо от вашего желания так или иначе попадают в объектив пирометра.
А попадает туда не только то излучение, которое испускает тело.
И если при этом не знать как правильно настраивать пирометр, то прибор будет показывать полную белиберду.
Что это за помехи, которые влияют на точность измерения? При работе с инструментом в его объектив попадает 3 составляющих:
Пропускаемые лучи в расчетах обычно не учитываются, потому то большинство тел попросту непрозрачны для них. Поэтому в расчет берутся только две величины:
Причем вас в большей степени должен интересовать именно коэфф. излучения, так как это и есть та самая температура, которую имеет тело.
В этом плане стоит заметить, что пирометр не может измерять температуру предмета, который находится за стеклом, в дыму или тумане.
Стекло для оптики прибора – это не прозрачный элемент, а отдельный объект, выделяющий свое собственное излучение. Поэтому его нужно убирать из области замера.
Большинство тел и поверхностей нас окружающих, имеют коэффициент излучения равный 0,95. Именно такие заводские настройки изначально выставляются на приборах.
Причем на дешевых моделях, они жестко встроены в программную составляющую раз и навсегда, и изменить вы их не сможете. На более дорогих аппаратах, данный коэфф. можно регулировать вручную.
Для чего это необходимо делать? У разных по составу и свойствам тел, коэфф. излучения отличается. И чем он выше, тем точнее будут результаты измерения температуры пирометром.
Например, если он составляет величину К=0,95, то у вас на отражение остается всего 5%. Ошибка, которую будут вносить эти самые 5%, будет крайне мала и ей можно пренебречь.
Но дело в том, что на практике как в электричестве, так и в отоплении, нас мало интересуют предметы с высоким коэффициентом излучения. К таковым относятся стены, пол, поверхность стола, предметы мебели и т.д.
Пирометром мы в первую очередь измеряем медные или алюминиевые контакты, радиаторы батарей отопления, трубы, хромированные полотенцесушители и т.п.
Все они имеют яркую блестящую поверхность, которая как раз-таки и вносит существенную ошибку в данные замеров. При этом есть определенный нюанс.
К примеру, если у вас предмет имеет температуру окружающей среды, то излучает и отражает он приблизительно одну и ту же температуру. Но если его при этом нагреть, то сразу же появится погрешность, существенно искажающая реальные данные.
Чтобы удостоверится во всем вышесказанном, можете сами провести простейший эксперимент. Возьмите блестящую кастрюлю и какую-нибудь книжку.
Далее проведите замеры на них одним и тем же пирометром. Чтобы повысить точность эксперимента, старайтесь делать замеры в одной точке.
Результаты у вас точно не будут одинаковыми, правда сильной разницы вы не увидите. Если перепроверить это дело контактным термометром, то отклонения будут составлять всего 2-3 градуса.
Но это все будет справедливо только при комнатной температуре предметов. А что будет, если в кастрюлю залить горячую воду?
Измерения в этом случае тут же пойдут в разнос.
Это говорит о том, что температура нагретых гладких блестящих поверхностей, просто так пирометром не измеряется.
Поэтому, когда в видеороликах показывают, насколько элементарно бесконтактным измерителем определить температуру батарей или контактов, не сильно доверяйте данной рекламе.
В большинстве случаев, нельзя просто так направить луч, нажать курок и тут же получить правильный результат измерения на табло. На блестящих нагретых предметах все пирометры начинают сильно врать.
И зависит эта погрешность напрямую от коэффициента излучения. Вот подробная таблица коэффициентов излучения различных материалов. Этими данными необходимо пользоваться каждый раз при замерах пирометрами.
Чтобы повысить точность измерений, стоит покупать более дорогие модели с возможностью выставления этих коэфф. внутри программных настроек.
Замерить температуру материалов, которых нет в таблице, можно двумя способами. Использовать “мишень” с известным коэфф., накладывая ее на измеряемый объект.
Или сначала определить контактным термометром температуру поверхности, и затем меняя значения в приборе, добиться примерного совпадения.
Процесс правильного замера пирометром будет выглядеть следующим образом.
Определяете материал из которого сделан предмет (сталь, медь, алюминий). Далее в таблице ищите его коэффициент излучения и заносите эту поправку в сам прибор.
И только после этого направляете луч инфракрасного пирометра на объект.
При таком измерении вы действительно получите близкие результаты к фактической температуре. Ну а те девайсы, в которых заводом жестко установлен коэфф.=0.95, попросту будут врать при каждом замере.
Под каким бы углом вы не направляли луч, как близко бы не подносили прибор к поверхности, искажения в любом случае будут. И здесь речь уже идет не об одном или двух градусах.
Погрешность может составлять десятки единиц!
Кстати, отдельно стоит сказать о расстоянии. По сути, луч пирометра измеряет температуру некой точки или круга.
При этом не путайте точку лазерного целеуказателя и пятно замера. Это разные вещи. Они отличаются размерами на несколько порядков.
Если вы находитесь на большом расстоянии от объекта, то и это пятно или круг увеличиваются по площади. Соответственно для более точных измерений, прибор следует подносить как можно ближе.
Например, у большинства моделей, конус который они видят, имеет соотношение 12 к 1.То есть на расстоянии в 1.2 метра, вы можете без погрешности измерить температуру тела диаметром 10см, не более.
Хоть это и считается нормальным параметром, но лучше подносить прибор поближе. Так как при замере у вас может дрогнуть рука, либо прицел собьется, и в итоге вместе с требуемой поверхностью, вы измерите и соседнюю, которая внесет свой вклад в общие показания.
Так как указано на фото ниже, измерять температуру модульных автоматов не желательно. Вы невольно вместо одной фазы, захватите и соседнюю, что внесет ошибку в данные. Расстояние между ними слишком маленькое.
То же самое относится и к замерам клеммных колодок и зажимов. Подносить пирометр к ним нужно максимально близко. 
Еще не забывайте про температуру окружающей среды. Многие пользователи жалуются, что отдельные модели пирометров, начинают безбожно врать при температурах ниже комнатной.
То есть, они берут прибор, выходят в котельную, подвал или гараж и там пробуют им “пострелять” температуру. В итоге получают совершенно странные результаты.
Дело здесь в том, что любой электроникой, тем более измерительной, нельзя пользоваться пока температура прибора не выровняется с температурой окружающей его среды.
Вынесли пирометр на улицу или в гараж, выдержите его минут 10-20, и только после этого приступайте к измерениям.
Речь конечно не идет о том, что прибор нужно замораживать до минусовых температур. Здесь он врать, скорее всего будет безбожно, так как не рассчитан на работу в таких условиях. В остальных случаях, благодаря такой “выдержке”, погрешность уменьшается.
Еще один важный параметр пирометра помимо точности – частота обновления показаний. Особо важно иметь высокую частоту при сканировании и сравнении температур на больших поверхностях.
Прибор в этом случае, как бы имитирует работу тепловизора и ищет максимумы и минимумы.
Очень хорошими показателями считаются результаты от 250мс и меньше. Обладают подобными параметрами только известные бренды. Например, тот же Fluk.
Какой вывод из всего вышесказанного можно сделать? Безусловно, пирометр штука полезная, но применять его нужно там, где действительно требуется именно бесконтактное измерение температуры.
Например, электрические контакты находящиеся под напряжением. Здесь он действительно помогает безопасно выявить плохое соединение еще до того, как ситуация станет критичной.
Не всем электрикам в этом деле доступны тепловизоры. 
А вот для людей профессионально занимающихся системами отопления, подобные девайсы оказываются не нужными, и в некоторой степени даже вредными. Замерять температуру отопления пирометрами очень сложно.
Даже на крашенной белой глянцевой поверхности радиатора, достаточно три раза щелкнуть пирометром по одному месту, и у вас получится три разных значения температуры. Не говоря уже про хромированные трубы.
Если у вас блестящие медные трубы на выходе из котла, то замеры могут показать разбежку в 20 и более градусов, по сравнению с датчиком котла. Вот и думайте после этого, что же в системе неисправно.
На практике появляется слишком много факторов, искажающих реальное состояние дел. Чтобы добиться приемлемых результатов измерений на трубах и батареях, придется брать некую пленку или малярный скотч с постоянным коэффициентом отражения, наклеивать эту штуку на поверхность, и только после этого проводить измерения.
Спрашивается, зачем создавать себе такие сложности, если есть более эффективные контактные термометры. Время замера у которых всего несколько секунд и гарантированно точный результат до десятых долей градуса появляется у вас на экране.
Что касается теплых полов, здесь не все однозначно. 
Например, температуру стяжки пирометром еще можно измерить довольно точно. А вот если она будет закрыта плиткой, то погрешность моментально возрастает.
Производители безусловно знают об этих проблемах и постоянно совершенствуют приборы. Поэтому если уж и собрались покупать пирометр, выбирайте качественную модель.
Хорошие варианты можно подобрать и заказать вот здесь.
Есть относительно недорогие модели, снабженные выносным датчиком термопары.
С его помощью можно составлять и вносить собственные таблицы поправочных коэффициентов любых материалов. Один раз делаете замер нужной поверхности датчиком, сравниваете результат и вносите корректировку.
Если вам интересна эта тема и хочется заниматься измерениями пирометром более профессионально, а не только на бытовом уровне, скачайте и ознакомьтесь с двумя полезными брошюрами по данной тематике: