¿Qué es la emisividad en la termografía?

¿Qué es la emisividad en la termografía?

La temperatura de un objeto determina directamente la intensidad de su radiación infrarroja: temperaturas más altas significan una radiación más intensa, y temperaturas más bajas, una radiación más débil. En teoría, podría parecer que simplemente medir la energía infrarroja emitida por un objeto sería suficiente para calcular su temperatura. Sin embargo, la realidad de la medición de la temperatura es mucho más compleja. Más allá de la temperatura en sí, la capacidad de un objeto para irradiar energía infrarroja, conocido como "emisividad”, es un factor crucial que afecta la precisión de las lecturas de temperatura.

La emisividad se ve afectada por diversos factores, como el tipo de material, la rugosidad de la superficie y el acabado. Incluso si diferentes objetos tienen la misma temperatura, la intensidad de su radiación infrarroja puede variar significativamente, lo que afecta los resultados de temperatura obtenidos por una cámara termográfica. Por lo tanto, comprender con precisión la emisividad y configurar correctamente los parámetros de la cámara termográfica son fundamentales para garantizar la fiabilidad de las mediciones de temperatura infrarrojas.

¿Qué es la “emisividad”?

Definición

La emisividad es la relación entre la energía radiada por un objeto a una temperatura dada 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).

Rango de valores

Rangos de emisividad entre 0 1 yUn 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 radia toda la energía posible. En realidad, la emisividad de otros objetos suele ser inferior a 1.

¿Qué afecta la emisividad de un material?

Para utilizar las cámaras termográficas de forma más eficaz y obtener mediciones precisas, además de comprender 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.

1. Diferentes propiedades del material

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

Por ejemplo, la directriz emisividad de la mayoría de las superficies metálicas puras es muy baja, mientras que la emisividad de la mayoría de los materiales no metálicos La emisividad de los óxidos metálicos (especialmente los óxidos metálicos) en la región infrarroja es muy alta. Cuando la temperatura es inferior a 300 K, su emisividad suele ser superior a 0.8.

2. Condición de la superficie

En materiales no metálicos, la emisividad se ve mínimamente afectada o no se ve afectada por la rugosidad superficial. Sin embargo, en materiales metálicos, la rugosidad superficial sí la afecta significativamente. Por ejemplo, el hierro forjado con una superficie rugosa a 300 K tiene una emisividad de 0.94, mientras que el mismo material con una superficie pulida a 310 K tiene una emisividad de tan solo 0.28.

3. Temperatura de la superficie

En muchas fórmulas, la emisividad se considera una variable dependiente de la temperatura, pero la forma específica en que la emisividad cambia con la temperatura a menudo no se indica explícitamente. Esto se debe a que la relación varía para Diferentes materiales en diferentes longitudes de onda y rangos de temperatura, lo que dificulta su resumen cuantitativo con una expresión analítica unificada. Experimentos generales muestran que la emisividad de la mayoría de los materiales no metálicos disminuye al aumentar la temperatura. Por el contrario, la emisividad de la mayoría de los metales puros aumenta aproximadamente proporcionalmente con la temperatura Kelvin, y la constante de proporcionalidad está relacionada con la resistividad del metal.

4. Banda de ondas de medición

La emisividad espectral de la superficie de un objeto varía con la longitud de onda. En la región infrarroja, la emisividad espectral de la mayoría de los objetos disminuye al aumentar la longitud de onda. La emisividad utilizada para la medición de temperatura es la emisividad promedio sobre la banda de respuesta del detector, y su valor depende de esta banda de ondas.

Diferentes cámaras termográficas infrarrojas tienen diferentes bandas de ondas de respuesta del detectorPor lo tanto, al medir la emisividad de un mismo objeto con diferentes cámaras termográficas, los resultados obtenidos pueden variar. Sin embargo, si se utilizan sus respectivas emisividades medidas para corregir la temperatura real del objeto, los resultados deberían ser los mismos. Por ello, cada cámara termográfica infrarroja se calibra con precisión antes de salir de fábrica; aunque las constantes de calibración puedan variar, todas ofrecen resultados de medición precisos.

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

¿Cómo determinar la emisividad de la superficie de un objeto?

Método 1: Consultar las tablas de referencia de emisividad

Escenario aplicable: Este es el método más sencillo cuando se identifica claramente el material del objeto que se está midiendo.

Primero, identifique el material específico del objeto y consulte tablas de referencia de emisividad fiables. Con base en el valor de emisividad encontrado para el material correspondiente, introduzca este valor en la configuración de la cámara termográfica.

Tabla de emisividad para materiales comunes

(1) Metal

Material Temperatura (° C) Emisividad

Aluminio

Aluminio pulido 100 0.09

papel de aluminio comercial 100 0.09

Óxido de aluminio suave 25 600 ~ 0.10 0.20 ~

Óxido de aluminio fuerte 25 600 ~ 0.30 0.40 ~

Latón

Espejo de latón (muy pulido) 28 0.03

Óxido de latón 200 600 ~ 0.59 0.61 ~

Chromium

Cromo pulido 40 1090 ~ 0.08 0.36 ~

Cobre

Espejo de cobre 100 0.05

Óxido de cobre fuerte 25 0.078

Óxido cuproso 800 1100 ~ 0.66 0.54 ~

Cobre fundido 1080 1280 ~ 0.16 0.13 ~

Gold

espejo dorado 230 630 ~ 0.02

Hierro

Hierro fundido pulido 200 0.21

Hierro fundido mecanizado 20 44

Superficie completamente oxidada 20 0.69

Hierro fundido (oxidado a 600°C) 19 600 ~ 0.64 0.78 ~

Óxido de hierro electrolítico 125 520 ~ 0.78 0.82 ~

Oxido de hierro 500 1200 ~ 0.85 0.89 ~

Placa de hierro 925 1120 ~ 0.87 0.95 ~

Hierro fundido, óxido de hierro pesado 25 0.8

Superficie derretida 22 0.94

Hierro fundido fundido 1300 1400 ~ 0.29

Hierro fundido puro 1515 1680 ~ 0.42 0.45 ~

Acero

Acero (oxidado a 600°C)

Óxido de acero 100 0.74

Acero dulce fundido 1600 1800 ~ 0.28

acero fundido 1500 1650 ~ 0.42 0.53 ~

Lidera

Plomo puro (no oxidado) 125 225 ~ 0.06 0.08 ~

Ligeramente oxidado 25 300 ~ 0.20 0.45 ~

Magnesio

Óxido de magnesio 275 825 ~ 0.55 0.20 ~

Mercurio

Mercurio 0 100 ~ 0.09 0.12 ~

Níquel

Galvanoplastia y pulido 25 0.05

Galvanoplastia sin pulido 20 0.01

Alambre de níquel 185 1010 ~ 0.09 0.19 ~

Placa de níquel (oxidada) 198 600 ~ 0.37 0.48 ~

Óxido de níquel 650 1255 ~ 0.59 0.86 ~

Aleación de niquel

Alambre de aleación de níquel-cromo (resistente al calor) (brillante) 50 1000 ~ 0.65 0.79 ~

Aleación de níquel-cromo 50 1040 ~ 0.64 0.76 ~

Níquel-cromo (resistente al calor) 50 500 ~ 0.95 0.98 ~

Silver

plata pulida 100 0.05

Acero inoxidable

Acero inoxidable 18 / 8 25 0.16

304 (8Cr, 18Ni) 215 490 ~ 0.44 0.36 ~

310 (25Cr, 20Ni) 215 520 ~ 0.90 0.97 ~

Estaño

hojalata comercial 100 0.07

Zinc

Oxidación a 400°C 400 0.01

Placa de hierro galvanizado brillante 28 0.23

Óxido de zinc gris 25 0.28

(2) No metal

Material Temperatura (° C) Emisividad

Ladrillo 1100 0.75

Ladrillo refractario 1100 0.75

Grafito (negro de humo) 96~225 0.95

Esmalte (blanco) 18 0.9

Asfalto 0~200 0.85

Vidrio (superficie) 23 0.94

Cristal resistente al calor 200~540 0.85~0.95

Yeso de pared 20 0.9

Roble 20 0.9

Hoja de carbono – 0.85

Lámina aislante – 0.91~0.94

Lámina de metal – 0.88~0.90

Tubo de vidrio – 0.9

Tipo de bobina – 0.87

Producto de esmalte – 0.9

Patrón de esmalte – 0.83~0.95

Condensador

Tipo rotatorio – 0.30~0.34

Cerámica (tipo botella) – 0.9

Film – 0.90~0.93

Mica – 0.94~0.95

Mica tipo canal – 0.90~0.93

Cristal – 0.91~0.92

Semiconductores

Transistor (paquete de plástico) – 0.80~0.90

Transistor (metal) – 0.30~0.40

Diodo – 0.89~0.90

bobina transmisora

Transmisión de pulsos – 0.91~0.92

Capa de tiza plana – 0.88~0.93

Anillo superior – 0.91~0.92

Materiales electronicos

Placa de vidrio epoxi – 0.86

Placa de fenol epoxi – 0.8

Lámina de cobre bañada en oro – 0.3

Cobre recubierto de soldadura – 0.35

Cable conductor recubierto de estaño – 0.28

alambre de cobre – 0.87~0.88

Tengas en cuenta de que: Los valores de emisividad son muy sensibles al estado de la superficie de un material (p. ej., pulido, rugoso u oxidado). Por lo tanto, es fundamental seleccionar un valor de emisividad que represente fielmente el estado real de la superficie del objeto que se está midiendo. A modo de ejemplo, la emisividad del cobre oxidado difiere considerablemente de la del cobre pulido.

Método 2: Uso de un material auxiliar con emisividad conocida (método de la cinta)

Escenario aplicable: Adecuado para situaciones que involucran materiales con baja emisividad, objetivos relativamente grandes y temperaturas moderadas (generalmente por debajo de 100 °C), donde alterar la superficie del objetivo no es deseable, como ocurre con superficies metálicas.

Coloque un trozo de cinta aislante (con emisividad conocida) sobre la superficie del objeto a medir. A continuación, manteniendo constantes la distancia y el ángulo de la cámara termográfica, ajuste la emisividad de la cámara termográfica infrarroja hasta que la lectura de temperatura de la superficie del material desnudo coincida o se acerque a la lectura de temperatura de la superficie de la cinta. En este punto, el valor de emisividad es el correcto para el material a medir.

Nota: Asegúrese de que la cinta tenga un buen contacto con la superficie objetivo, sin burbujas de aire ni arrugas.

Método 3: Uso de un recubrimiento con emisividad conocida (método de pintura en aerosol)

Escenario aplicable: Adecuado para objetivos con baja emisividad y altas temperaturas, o cuando se trabaja con objetos pequeños, como tuberías y disipadores de calor irregulares.

Rocíe uniformemente una capa de pintura (con emisividad conocida) sobre la superficie del objeto a medir. A continuación, manteniendo constantes la distancia y el ángulo de la cámara termográfica, ajuste la emisividad hasta que la lectura de temperatura de la superficie sin pintar coincida o se acerque a la de la superficie pintada. En este punto, el valor de emisividad es el correcto para el objeto objetivo.

Método 4: Comparación con un termómetro de contacto (Método de comparación)

Escenario aplicable: Adecuado para situaciones donde la superficie del objeto que se está midiendo es accesible para el contacto.

Utilice un termómetro de contacto, como un termopar o un detector de temperatura de resistencia (RTD), para medir la temperatura superficial del objeto. A continuación, ajuste la emisividad de la cámara termográfica infrarroja hasta que la temperatura superficial medida por la cámara coincida o se acerque a la temperatura superficial medida por el termómetro de contacto. En este punto, el valor de emisividad es el correcto para el objeto objetivo.

El impacto de la emisividad en los resultados de las mediciones de temperatura de las cámaras termográficas

Como ya comentamos, cada objeto tiene distinta emisividad, lo que significa que irradian energía infrarroja con distinta intensidad incluso a la misma temperatura. Las cámaras termográficas calculan la temperatura de un objeto detectando la energía infrarroja que irradia su superficie. Para obtener lecturas de temperatura precisas, la La cámara termográfica debe correlacionar correctamente la intensidad de la energía infrarroja recibida con la temperatura real del objeto. La corrección de la emisividad es crucial para lograr este objetivo.

Las cámaras termográficas suelen venir preconfiguradas de fábrica con un valor de emisividad común. Sin embargo, en la práctica existen diversos materiales con emisividades que pueden ser significativamente superiores o inferiores a este valor predeterminado. Si la cámara no se ajusta según la emisividad real del objeto medido, las lecturas de temperatura obtenidas se desviarán de la temperatura real.

La emisividad está configurada demasiado alta: Si la emisividad real del objeto es inferior al valor establecido en la cámara termográfica, la cámara interpretará la menor energía irradiada como proveniente de un objeto más caliente, indicando así incorrectamente una temperatura demasiado alta.

Emisividad establecida demasiado baja: Si la emisividad real del objeto es mayor que el valor establecido en la cámara termográfica, la cámara interpretará la mayor energía irradiada como proveniente de un objeto más frío, indicando así incorrectamente una temperatura demasiado baja.

Por lo tanto, para obtener resultados precisos en la medición de temperatura, especialmente en aplicaciones que requieren análisis cuantitativo o diagnósticos críticos, es esencial configurar correctamente la emisividad en la cámara termográfica.

¿Cómo configurar la emisividad en una cámara termográfica?

La mayoría de las cámaras termográficas modernas permiten ajustar manualmente la emisividad. El funcionamiento específico puede variar según la marca y el modelo, pero suele incluir los siguientes métodos:

1. Ajuste del valor de emisividad: Los usuarios pueden ajustar directamente la emisividad en el menú de configuración del generador de imágenes al valor correspondiente (generalmente dentro del rango de 0.01 a 1.00) según el valor de emisividad que hayan buscado.

2. Seleccionar un material preestablecido: Algunas cámaras termográficas incorporan una lista de valores de emisividad para materiales comunes. Los usuarios pueden seleccionar la opción del menú que mejor se ajuste al material del objeto a medir, y la cámara termográfica aplicará automáticamente el valor de emisividad correspondiente.

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

Sin embargo, La temperatura reflejada de un objeto suele ser difícil de medir directamente.En mediciones prácticas, Se puede utilizar la temperatura ambiente Como aproximación de la temperatura reflejada. Los usuarios pueden ajustar la temperatura ambiente en la interfaz de configuración. Al configurar simultáneamente la emisividad correcta y realizar la compensación ambiental, se pueden obtener lecturas de temperatura más cercanas a la temperatura real.

Conclusión

La emisividad es un concepto crucial para comprender y aplicar las cámaras termográficas infrarrojas para la medición precisa de la temperatura. Para obtener imágenes térmicas fiables y datos de temperatura precisos, Necesitamos dominar métodos prácticos para determinar o estimar la emisividad de un objeto. y realizar la corrección de emisividad correcta en la cámara termográfica. Solo así podremos maximizar el valor de las cámaras termográficas en diversos campos.

Si tiene alguna pregunta relacionada con la emisividad en sus aplicaciones de imágenes térmicas o desea obtener más información sobre cómo elegir y utilizar el sensor cámara termográfica infrarroja Para sus necesidades, no dude en contactarnos. Contáctenos En cualquier momento. Nuestro equipo se dedicará a brindarle soporte técnico y soluciones para ayudarle a obtener resultados de inspección termográfica más precisos y confiables.