Độ phát xạ của vật liệu là gì? Cách cài đặt emissivity khi đo bằng camera nhiệt

 Độ phát xạ là gì và vì sao ảnh hưởng đến kết quả đo?

Độ phát xạ, thường được gọi là emissivity và ký hiệu là ε, là đại lượng mô tả khả năng phát ra bức xạ nhiệt của bề mặt vật liệu so với một vật đen lý tưởng ở cùng nhiệt độ và điều kiện bước sóng. Giá trị độ phát xạ thường nằm trong khoảng từ 0 đến 1, nhưng không phải là một hằng số cố định cho mọi vật liệu trong mọi điều kiện.

Camera nhiệt không trực tiếp đo nhiệt độ theo cách một đầu dò tiếp xúc truyền nhiệt đến cảm biến. Thiết bị ghi nhận bức xạ hồng ngoại đi vào hệ thống quang học, sau đó sử dụng mô hình tính toán và các thông số đầu vào để ước lượng nhiệt độ bề mặt. Độ phát xạ là một trong những thông số quan trọng nhất trong quá trình này.

Nếu cài đặt độ phát xạ không phù hợp, camera có thể hiển thị nhiệt độ sai lệch so với nhiệt độ thực của bề mặt. Sai số đặc biệt đáng chú ý khi đo kim loại sáng bóng, bề mặt phản xạ mạnh hoặc vật liệu có độ phát xạ thấp. Trong những trường hợp này, bức xạ phản xạ từ môi trường xung quanh có thể chiếm tỷ trọng lớn trong tín hiệu camera ghi nhận.

Do đó, hiểu đúng độ phát xạ là điều kiện cần để thực hiện phép đo nhiệt đáng tin cậy, nhất là trong các ứng dụng kiểm tra điện, cơ khí và công nghiệp.

Những yếu tố ảnh hưởng đến độ phát xạ

Độ phát xạ phụ thuộc vào bản chất vật liệu, tình trạng bề mặt, bước sóng, nhiệt độ và góc quan sát. Hai bề mặt cùng làm từ một loại kim loại nhưng khác nhau về độ nhám, lớp phủ hoặc tình trạng oxy hóa có thể có độ phát xạ khác nhau đáng kể.

Các bề mặt sơn mờ, cao su hoặc nhiều vật liệu phi kim thường thuận lợi hơn cho việc đo nhiệt so với kim loại sáng bóng. Tuy nhiên, không nên áp dụng một giá trị duy nhất cho mọi vật liệu chỉ dựa trên tên gọi. Ví dụ, bề mặt kim loại bị oxy hóa có thể có đặc tính bức xạ khác với kim loại được đánh bóng, còn lớp sơn có thể thay đổi tính chất theo thành phần và tình trạng sử dụng.

Góc quan sát cũng có ảnh hưởng. Khi camera nhìn vào bề mặt ở góc xiên, tín hiệu bức xạ và phản xạ có thể khác với khi quan sát gần vuông góc. Điều này đặc biệt quan trọng với các bề mặt kim loại có tính phản xạ cao.

Ngoài ra, nhiệt độ phản xạ biểu kiến của môi trường xung quanh có thể ảnh hưởng đến kết quả. Trong một không gian có nguồn nhiệt mạnh, bề mặt kim loại bóng có thể phản xạ bức xạ từ nguồn đó, khiến camera hiển thị giá trị không đại diện cho nhiệt độ thực của chính bề mặt.

Cách cài đặt emissivity trên camera nhiệt cầm tay

Bước đầu tiên là xác định vật liệu và tình trạng bề mặt cần đo. Nếu nhà sản xuất camera cung cấp bảng tham khảo độ phát xạ, nên sử dụng bảng này như điểm khởi đầu, đồng thời kiểm tra tài liệu kỹ thuật của vật liệu hoặc bề mặt cụ thể. Không nên mặc định rằng mọi vật liệu có cùng tên đều có giá trị emissivity giống nhau.

Tiếp theo, truy cập mục cài đặt đo nhiệt trên camera và điều chỉnh thông số độ phát xạ theo giá trị phù hợp. Tên menu có thể khác nhau tùy nhà sản xuất. Một số thiết bị cho phép điều chỉnh nhiệt độ phản xạ biểu kiến, khoảng cách đo, độ ẩm tương đối và nhiệt độ môi trường để cải thiện phép tính.

Khi cần độ chính xác cao, có thể đối chiếu kết quả với một phương pháp đo tham chiếu phù hợp, chẳng hạn cảm biến tiếp xúc được sử dụng đúng cách trên bề mặt có điều kiện đo tương thích. Việc tham chiếu cần kiểm soát vị trí, thời gian ổn định và sai số của thiết bị so sánh. Nếu có thể, nên thực hiện trên một bề mặt có đặc tính tương tự với vùng cần đo.

Một cách thực hành thường được sử dụng trong điều kiện phù hợp là dùng một miếng băng hoặc lớp phủ có độ phát xạ đã biết trên bề mặt cần khảo sát, sau đó đo tại vùng đó khi nhiệt độ đã ổn định. Tuy nhiên, phương pháp này chỉ phù hợp nếu vật liệu phủ chịu được nhiệt độ, bám dính an toàn và không làm thay đổi đáng kể nhiệt độ bề mặt. Không áp dụng tùy tiện trên thiết bị đang mang điện, bề mặt quá nóng hoặc những vị trí không được phép tiếp xúc.

Sai lầm thường gặp khi thiết lập độ phát xạ

Một sai lầm phổ biến là sử dụng giá trị emissivity mặc định cho mọi phép đo. Cách làm này có thể tạo ra kết quả chấp nhận được với một số bề mặt nhưng gây sai lệch lớn với các vật liệu khác. Đặc biệt, việc đo kim loại bóng bằng thiết lập phù hợp với bề mặt sơn mờ có thể khiến nhiệt độ hiển thị không đáng tin cậy.

Sai lầm thứ hai là thay đổi độ phát xạ chỉ để làm cho kết quả hiển thị giống với con số mong đợi. Cách hiệu chỉnh như vậy không có cơ sở nếu thiếu phép đo tham chiếu độc lập. Thông số cần được lựa chọn dựa trên đặc tính bề mặt và phương pháp đo, không phải dựa trên mong muốn về kết quả.

Sai lầm thứ ba là bỏ qua nhiệt độ phản xạ biểu kiến. Trong những ứng dụng có bề mặt phản xạ mạnh, điều chỉnh emissivity mà không xem xét nguồn bức xạ xung quanh vẫn có thể dẫn đến sai số đáng kể. Đồng thời, khoảng cách, trường nhìn và kích thước điểm đo cũng cần được đánh giá khi đo các chi tiết nhỏ.

Cách kiểm soát sai số để đo nhiệt chính xác hơn

Muốn cải thiện độ tin cậy, trước tiên cần chuẩn hóa quy trình đo cho từng nhóm vật liệu. Quy trình nên quy định vị trí đo, khoảng cách, góc quan sát, thông số emissivity, điều kiện môi trường và cách lưu dữ liệu.

Đối với phép đo phục vụ chẩn đoán quan trọng, cần xác minh kết quả bằng phương pháp tham chiếu thích hợp và sử dụng thiết bị có tình trạng hiệu chuẩn đáp ứng yêu cầu. Khi không thể xác định độ phát xạ một cách đáng tin cậy, nên ghi rõ giới hạn của kết quả thay vì trình bày nhiệt độ như một giá trị tuyệt đối có độ chính xác cao.

>> Tìm hiểu thêm: Sử dụng camera nhiệt cầm tay để kiểm tra hệ thống điều hòa và HVAC: https://imall.mystrikingly.com/blog/su-dung-camera-nhiet-cam-tay-de-kiem-tra-he-thong-dieu-hoa

Kết luận: Độ phát xạ là yếu tố cốt lõi trong đo nhiệt bằng camera hồng ngoại. Việc cài đặt emissivity đúng theo vật liệu và điều kiện bề mặt, đồng thời kiểm soát bức xạ phản xạ và phương pháp tham chiếu, giúp giảm sai số và nâng cao độ tin cậy của kết quả đo.