輻射率

輻射率是指衡量物體表面以輻射的形式釋放能量相對強弱的能力。物體的輻射率等於物體在一定溫度下輻射的能量與同一溫度下黑體輻射能量之比。黑體的輻射率等於1，其他物體的輻射率介於0和1之間。

輻射率僅僅與物體表面的性質（成分、結構）有關。在定給溫度條件下，任何物體的輻射率在數值上等於此物體的吸收率。

基本介紹

• 中文名：輻射率
• 外文名：Radiance 
• 黑體輻射率：等於1
• 公式：發射率=實測值/標準值
• 含義：輻射熱量之比

定義

輻射率是描述面輻射源特性的物理量。它表示某物體的單位面積輻射的熱量和黑體在相同溫度、相同條件下的輻射熱量之比。

任何物體在高於絕對零度（-273.15℃）的時候，其物體表面就會有紅外能量也就是紅外線發射出來，溫度越高，發射的紅外能量越強。紅外線測溫儀和紅外熱像儀就是根據這個特點來測量物體表面的溫度的，因為紅外線測溫儀和紅外熱像儀是測量物體表面的溫度，所以在測量時會被物體表面的光潔度所影響。實驗證明：物體表面越接近於鏡面（反射越強），其表面所發出的紅外能量衰減越厲害，就需要對不同物體的表面對紅外能量的衰減情況做出補償，即設定一個補償係數，這個補償係數就是輻射率。

內容

輻射率（也稱發射率）是依據物體本身的溫度輻射出能量的能力，描述被測物體輻射能力的參數。也指物體自身輻射的能量與同一溫度下絕對黑體所輻射的能量比，用守號ε表示。輻射率僅僅與物體表面的性質（成分、結構）有關。在定給溫度條件下，任何物體的輻射率在數值上等於此物體的吸收率。ε=1-ρ。輻射率有時稱為輻射係數。當輻射能投射到物體表面時，就發生反射、吸收和透過。物體吸收了輻射能後溫度升高，並隨之又輻射出一部分能量。

特徵

一切物體的輻射率都在大於零和小於1的範圍內，其值的大小與物體的材料、形狀、表面粗糙度、凹凸度、氧化程度、顏色、厚度等有關。總體上說紅外側溫裝置從物體上接收到的輻射能量大小與該物體的輻射率ε成正比。實際被測物體與黑體的差別在輻射率ε，透射率δ和反射率ρ上。理想黑體的輻射率ε=l，透射率δ=0，反射率ρ=0，實際被測物體的輻射率ε<1、透射率δ>0、反射率ρ>0，不同物質的ε、δ、ρ是不相同的，並隨物體的表面狀況而變化，它們在不同的溫度和不同的波長有不同的值，這些因素是紅外測溫儀器現場套用的主要測量誤差來源，也是現場實際套用時的困難所在。

實踐證明，物體的輻射率ε、透射率δ、反射率ρ這3個參數對波長最敏感，其次是被測物體的表面狀態，再其次是溫度根據這個次序選擇與設備測量範圍相適應和適用的紅外測溫儀器類型及參數，在使用中對被測物體的輻射率ε設定儘量準確，並根據被測物體的形狀，改變不同的檢測角度和方向。不過，對運行的電力設備進行紅外測溫診斷時，大多情況下是通過比較法來判斷的，即相鄰相的橫向比較和本身不同部位的縱向比較，一般只需求出其相對溫度的變化，不必對輻射率ε的精度過分苛求，但要進行絕對溫度準確測量時，必須事先知道被測物體的輻射率，否則測出的溫度值將與實際值有較大的誤差，最大時可達19%。

紅外測溫儀器的產品資料一般都附有供該儀器使用的與被測物體對應的輻射率。取值範圍數值，由於上述的影響因素較多，因而提供的各類物體的輻射率也是參考值，而且限定在儀器規定的工作波長的區域和測溫範圍內使用。

設定輻射率的必要性

電力設備常用材料輻射率的參數各不相同，輻射率參數必須在紅外診斷前設定進去，如氧化黃鋼的輻射率為0.59~0.61，強氧化鋁的輻射率為0.30~0.40，電瓷的輻射率為0.90~0.92．對電力設備進行一般性紅外診斷時，紅外熱像儀的輻射率設為0.91為宜。

需要進行精確紅外診斷時，根據電力設備的主導材料發熱點狀態進行輻射率調整。如果在採集設備發熱缺陷的紅外熱像時，輻射率沒有按照發熱點主導材料的輻射率設定，那么紅外熱像所採集的溫度值與實際發熱溫度值會有差別，影響對溫度的準確判斷。例如，電力設備常用的材料如銅、鋁、鐵、瓷質等的發射率不一樣。如果使用瓷質的輻射率去採集鋁的發熱點溫度，讀取的溫度結果會有很大差別。在紅外診斷過程中，由於輻射率對精確測溫影響很大，因此必須選擇正確的輻射率係數。

設定方法

在紅外熱像儀“水平欄選單區域”內找到“分析”欄，在其中找到”輻射率”按功能鍵盤的回車鍵確定，然後打開“輻射率”欄目後，即可調整不同輻射率的參數。

測量

有個很簡單的辦法：就是與標準的接觸式測溫儀進行比對。計算公式為：發射率=實測值/標準值，式中的實測值就是紅外線測溫儀或是紅外熱像儀測得的溫度，而標註值為接觸式測溫儀測得的溫度，由於任何物體都不可能完全沒有反射（黑體），所以往往這個修正係數都會大於0。

具體步驟如下：

1.將紅外線測溫儀或是紅外熱像儀的發射率線調整為1

2.將被測物保持為恆溫狀態

3.用標準的接觸式測溫儀測出當前的標準值溫度

4.用紅外線測溫儀或是紅外熱像儀測出當前的實測值溫度（注意檢測點儘可能一致）

5.將兩組數據帶入公式：輻射率=實測值\標準值 進行計算得出發射率

以上是我們最常用的確定發射率的方法，還有幾種方法也能幫助我們在不同的情況下計算出發射率：

1.對於溫度不太高的物體，可以在被測物體表面貼上一塊發射率已知的紙片或其它薄片，在溫度達到平衡狀態時，用測溫儀分別測量未覆蓋和覆蓋部分的溫度。便可求出被測物的輻射率。也可通過在被測物體表面塗上輻射率已知的油漆物質來實現。

2.對於高溫物體，除用第二種方法外，還可以在被測物表面鑽一空腔。空腔的深度與口徑比應為6：1，可以認為空腔的輻射率近似於黑體。

3.查詢金屬發射率參照表和非金屬發射率參照表

在輻射圖像測溫方法中引入光譜輻射率修正，利用光譜儀根據高溫金屬表面的光譜信息計算單色輻射率隨波長變化的曲線；使用彩色CCD攝像機拍攝高溫金屬表面的彩色圖像，結合單色輻射率修正曲線從紅、綠單色輻射強度分布中比色計算金屬表面溫度和輻射率。

運用

（1）輻射率可用於表示擴展光源的特性。

（2）用異戊二烯橡膠合成的環化橡膠在紅外波段具有高透明性，以其作粘結劑和紅外低輻射顏料配合製得的紅外低輻射率塗料,噴塗在防鏽底漆和紅外反射層之上時，塗層法向紅外輻率為0.55～0.6，且耐蝕性能優良。

（3）美國LOWTRAN－6計算程式的水汽連續吸收經驗公式，透過率的計算結果與LOWTRAN計算結果相一致，以這種透過率簡化模型為基礎，建立了輻射傳遞正演計算模型，開發了相應軟體，並用於衛星遙感射。