¿Qué es la emisividad en la termografía?

¿Qué es la "emisividad"?Definición

La emisividad es la relación entre la energía radiada por un objeto a una temperatura determinada y la energía radiada por un cuerpo negro a la misma temperatura. Se utiliza para medir la capacidad de un objeto para emitir energía infrarroja y es un parámetro crucial en la termografía infrarroja (imagen térmica).

La emisividad varía entre 0 y 1. Un valor más alto indica una mayor capacidad del objeto para radiar energía infrarroja. En un escenario ideal, un cuerpo negro tiene una emisividad de 1, lo que significa que irradia toda la energía posible. En realidad, la emisividad de otros objetos suele ser menor que 1.

Para utilizar de manera más efectiva los termógrafos para mediciones precisas, además de entender el concepto básico de la emisividad de los materiales, también necesitamos saber qué determina la emisividad de un objeto. A continuación, exploraremos los factores que afectan la emisividad de los materiales.

El término “diferentes propiedades de los materiales” aquí se refiere no solo a las variaciones en la composición química y las propiedades químicas de un material, sino también a las diferencias en sus propiedades físicas y estructura interna, como la estructura de la capa superficial y el estado cristalino.

Por ejemplo, la emisividad de la mayoría de las superficies de metales puros es muy baja, mientras que la emisividad de la mayoría de los materiales no metálicos (especialmente los óxidos metálicos) en la región del espectro infrarrojo es muy alta. Cuando la temperatura es inferior a 300K, la emisividad de los óxidos metálicos generalmente es mayor que 0.8.

Para los materiales no metálicos, la emisividad se ve mínimamente afectada o no se ve afectada por la rugosidad de la superficie. Sin embargo, para los materiales metálicos, la rugosidad de la superficie afectará significativamente la emisividad. Por ejemplo, el hierro forjado con una superficie rugosa a 300K tiene una emisividad de 0.94, mientras que el mismo material con una superficie pulida a 310K tiene una emisividad de solo 0.28.emisividad promedio en la banda de respuesta del detector, y su valor depende de esta banda.

Diferentes cámaras termográficas infrarrojas tienen diferentes bandas de respuesta del detector. Por lo tanto, cuando se mide la emisividad del mismo objeto con diferentes cámaras termográficas, los resultados obtenidos pueden variar. Sin embargo, si se utilizan las emisividades medidas por cada una de ellas para corregir la temperatura real del objeto, los resultados deben ser los mismos. Por eso, cada cámara termográfica infrarroja se somete a una calibración precisa antes de salir de fábrica; aunque las constantes de calibración pueden ser diferentes, todas logran resultados de medición precisos.

Además, la emisividad de un objeto medida con un tipo de cámara termográfica no debe utilizarse en otras cámaras termográficas sin una consideración cuidadosa, ya que esto puede provocar errores significativos en la medición de la temperatura o incluso resultados incorrectos.

Escenario aplicable: Adecuado para situaciones en las que la superficie del objeto a medir es accesible para el contacto.

Utilice un termómetro de contacto, como un termopar o un detector de temperatura por resistencia (RTD), para medir la temperatura superficial del objeto. Luego, ajuste la configuración de emisividad del termógrafo infrarrojo hasta que la temperatura superficial medida por el termógrafo coincida o esté cerca de la temperatura superficial medida por el termómetro de contacto. El valor de emisividad en este momento es la emisividad correcta del objeto objetivo.

 ¿Cómo configurar la emisividad en un termógrafo?

La mayoría de los termógrafos modernos permiten a los usuarios ajustar manualmente la configuración de emisividad. La operación específica puede variar según la marca y el modelo, pero generalmente incluye los siguientes métodos:

1. Ajuste del valor de emisividad: Los usuarios pueden ajustar directamente la emisividad en el menú de configuración del termógrafo al valor correspondiente (generalmente en el rango de 0.01 a 1.00) en función del valor de emisividad que hayan consultado.

2. Selección de un material preestablecido: Algunos termógrafos tienen una lista integrada de valores de emisividad para materiales comunes. Los usuarios pueden seleccionar la opción en el menú que más se ajuste al material del objeto que se está midiendo, y el termógrafo aplicará automáticamente el valor de emisividad correspondiente.

Además de que la emisividad es un parámetro de compensación crucial que afecta los resultados de la medición de temperatura, la temperatura reflejada de la superficie del objeto también influye en las mediciones. Este impacto se vuelve más significativo cuando la emisividad del objeto es baja o cuando hay una gran diferencia entre la temperatura del objeto y la temperatura reflejada, por lo que se requiere compensación para eliminar el efecto de la temperatura de la superficie reflejada.

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