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虽然黑体实际上只是理论上的理想,但可以形成近似于它的物体。与黑体密切相关的定律是定义反射、透射、吸收和辐射的基尔霍夫定律。
α + ρ + τ = 1
其中,α:吸收率(=ε:发射率)
ρ:反射率
τ:透射率
此外,吸收率等于发射率,因此发射率可以用反射率和透射率来描述。为了获得物体的真实温度,必须正确获得发射率。因此,必须尽可能使用距离黑体最近的黑体源来测量物体的发射率。因此有必要设计一种黑体型光源。黑体源可以设计成满足基尔霍夫指出的条件,即“
等温外壳内的辐射是黑体辐射”。由于用于测量的黑体型源必须辐射到封闭表面之外,因此在外壳壁上切开一个小孔,以免干扰黑体的状况。离开这个洞的辐射应该与黑体的辐射非常相似。当孔的直径为2r,深度为L时,若L/r等于或大于6,则作为黑体源实用化。
下面的图 1.1 是根据黑体条件的黑体型源的示例。
发射率是物体向外界辐射的能量与黑体辐射的能量之比。发射率随物体的表面状况而变化,也随温度变化和波长而变化。如果此值不准确,则无法测量真实温度。换句话说,发射率的变化或变化将引起指示的变化。因此,要接近真实温度,
(1)发射率必须接近 1。(→ 被测物体必须接近黑体。)
(2)必须校正发射率。(→ 被测物体的发射率必须通过计算近似于1。)
因此,为了对真实温度进行正确的测量,发射率的确定如下:
1) 查阅文献
各种文献都有物理常数表,但如果不满足当时的测量条件,这些常数将不会可用。在这种情况下,文献仅供参考。
2)比值测定(1)
用接触式温度计确认处于热平衡状态的被测物与黑体源处于同一温度。然后用辐射温度计测量物体和黑体型源,此时的能量比值就给出了发射率。
EK:ES = 1:X
EK : 黑体源的能量
ES: 被测物体的能量
X: 被测物体的发射率
*这里表示的是比值,不是温度。
3)比率测定(2)
将一个类似黑体的物体(黑体部分)贴在加热器上,统一测量物体和黑体部分的温度,得到此时红外辐射能量的比值。[* 与上述 2) 相同]
4)与黑体表面对比
在被测物体上做一个非常小的孔,满足前述的黑体条件,并使整个物体的温度均匀。然后,利用相机的发射率校正功能,降低发射率,直到待测点的温度等于发射率为1时测得的小孔的温度。发射率设置应为物体的发射率。(这仅适用于条件与测量时相同的情况。)
5) 与黑体表面比较
如果不能在物体上开小孔,则可以通过在物体上涂黑漆并通过类似程序达到热平衡来获得发射率。但由于被绘物体不会提供完整的黑体,所以先设置被绘物体的发射率,然后测量温度。下面的图 1.2 显示了黑体涂料的示例。