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01 非接觸式體溫計選購要點 1:波長。

非接觸式溫度計是透過測量物體所發出的紅外線,並將紅外線強度轉換為溫度。
由於非接觸式溫度計會因所能接收的紅外線波長不同而有所差異,因此要選擇合適的機型,必須了解波長的特性。

波長的本質

每個物體都會發出不同長度(波長)的紅外線。
然而,根據物體的溫度及材質組成,特定波長的輻射強度可能會較高或較低。

物體溫度與波長之間的關係

舉例來說,溫度較高的物體可能會發出波長較短的強勁紅外線能量,而溫度較低的物體則幾乎不會發出任何紅外線能量。
因此,波長的紅外線能量會隨溫度而變化。
下圖詳細說明了溫度、波長與紅外線能量之間的關係。
隨著溫度升高,短波長範圍內發出的紅外線能量會增強;隨著溫度降低,發出的能量則會減弱。
與此同時,在較長波長範圍內,無論溫度高低,所發出的紅外線能量始終較弱。
基於這個原則,讓我們來觀察不同材料在各波長下的發射率差異。

物體材質與波長之間的關係

發射率是顯示在特定波長下會釋放多少紅外線能量的指標。
相較於輻射率為 0 的情況(這將導致無法進行溫度測量),輻射率越接近 1 則越容易測量。
因此,在觀察物體發出的紅外線時,會利用發射率來確定哪種波長最適合進行測量。
除了發射率之外,紅外線的反射與透射特性對於確定波長選擇也至關重要。
這些特性將在下一節中介紹。

下表列出了各種材料及材料狀態在 1.0 μm、5.1 μm 以及 8 至 14 μm 波長下的發射率。
輻射率表
  輻射率
波長 1.0μm 5.1微米 8 至 14 微米
鋁 未氧化 0.1 至 0.2 0.02 至 0.2 0.02 至 0.1
拋光 0.1 至 0.2 0.02 至 0.1 0.02 至 0.1
粗略的 0.2 至 0.8 0.1 至 0.4 0.1 至 0.3
氧化 0.4 0.2 至 0.4 0.2 至 0.4
鐵 未氧化 0.34 0.05 至 0.25 0.05 至 0.2
生鏽的   0.5 至 0.8 0.5 至 0.7
氧化 0.7 至 0.9 0.6 至 0.9 0.5 至 0.9
鑄造/精煉 0.9 0.9 0.9
融合 0.35    
玻璃 面板   0.98 0.85
融合   0.9  
橡膠   0.9 0.95
*由於發射率會因各種條件(例如溫度與表面形狀)而有所不同,實際結果可能有所差異。
陰影格() 表示該波長的發射率相對高於其他波長,因此適合用於測量。
各材料適用的測量波長如下所示。
各材料的適用測量波長
請參照上述內容,選擇一款測量波長適合待分析材料的非接觸式溫度計。
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