德國聯(lián)邦物理技術(shù)研究院（PTB）的Elena Kononogova團隊，在Journal of Sensors and Sensor Systems (JSSS) 期刊發(fā)表研究，對INGLAS公司生產(chǎn)的TIR 100-2型紅外發(fā)射率測定儀進行輻射測量表征、校準與驗證，同時依據(jù)歐洲標準EN 12898測定高反射隔熱材料的半球全發(fā)射率并完成方法驗證。

注：關(guān)注公眾號后，回復“12898"，獲取歐洲標準EN 12898-2019建筑玻璃發(fā)射率的測定原文PDF。

摘要

本文報道了TIR 100-2（INGLAS Produktions GmbH，2019）紅外發(fā)射率測定儀的輻射測量表征與校準工作。該儀器用于工業(yè)現(xiàn)場手持式定向全發(fā)射率測量，例如高反射隔熱材料的發(fā)射率測量。研究采用兩種不同方法測定了儀器的測量視場直徑；使用三組高低發(fā)射率標準樣品對發(fā)射率儀進行校準，并將TIR 100-2的測量結(jié)果與柏林聯(lián)邦物理技術(shù)研究院（PTB）空氣環(huán)境發(fā)射率測量裝置（EMAF）的定向全發(fā)射率結(jié)果進行對比，完成校準驗證。最后，依據(jù)歐洲標準EN 12898，使用TIR 100-2測定高反射隔熱材料的半球全發(fā)射率，并再次與EMAF的測量結(jié)果進行驗證比對。

材料與使用儀器

實驗儀器

INGLAS TIR100-2紅外發(fā)射率測定儀、空氣環(huán)境發(fā)射率測量裝置（EMAF）、熱堆輻射傳感器、菲涅爾光學系統(tǒng)、接觸式溫度計、線性位移臺、高精度光具座、熱常數(shù)分析儀（Hot Disk AB）

INGLAS TIR100-2紅外發(fā)射率測定儀

實驗材料

1.校準用標準樣品

Inglas原廠校準組：低發(fā)射率鏡面鋁（ε=0.010）、高發(fā)射率黑色肋面樣品（ε=0.961）

PTB校準組1：Y?O?鍍金高鏡面反射樣品（ε=0.008）、Nextel 811-21高發(fā)射率涂層（ε=0.974）

PTB校準組2：Y?O?鍍金高鏡面反射樣品（ε=0.008）、激光刻蝕結(jié)構(gòu)鍍金中發(fā)射率樣品（ε=0.222）

2.測試用隔熱箔材

純鋁箔、無色漆PE箔、銅色漆PE箔、網(wǎng)格增強鋁色箔

3.高發(fā)射率黑色涂層

Nextel 811-21、Herberts 1534、Acktar Ultra Black、Acktar Fractal Black

實驗過程

1. 測量視場表征

采用可變孔徑法對INGLAS TIR100-2紅外發(fā)射率測定儀測量領(lǐng)域尺寸進行測定的原理。側(cè)視圖。

用于表征INGLAS TIR100-2紅外發(fā)射率測定儀測量場范圍的設(shè)置。

對于掃描孔徑法，需配備一個固定孔徑，使用了直徑為 6 毫米的物鏡。至于可變孔徑法，孔徑范圍則從 1 毫米至 32 毫米不等。

采用變孔徑法與掃描孔徑法兩種獨立方式測定INGLAS TIR100-2紅外發(fā)射率測定儀的測量光斑尺寸。變孔徑法使用1–32 mm不同孔徑的高精度鋁片置于發(fā)射率儀前方，記錄表觀發(fā)射率并擬合不對稱雙S型函數(shù)；掃描孔徑法固定6 mm孔徑，水平與垂直方向移動發(fā)射率儀，測量二維方向的發(fā)射率分布，確定視場對稱性與有效直徑。

2.儀器校準

分別使用Inglas原廠校準組、PTB校準組1、PTB校準組2三組標準樣品對TIR 100-2實施校準，記錄熱堆探測器的歸一化信號與發(fā)射率的對應關(guān)系，保證校準可溯源至PTB的EMAF裝置。

3.發(fā)射率測量與驗證

對四種隔熱箔材進行定向全發(fā)射率測量，對比TIR 100-2與EMAF的結(jié)果；

依據(jù)EN 12898標準，將定向全發(fā)射率換算為半球全發(fā)射率并驗證；

對四種高發(fā)射率黑色涂層進行測量，評估不同校準組對高發(fā)射值測量的影響。

在 EMAF 處測量的四種黑色涂層的定向總發(fā)射率和標準不確定度，以及采用上述方法進行測量的結(jié)果

4.不確定度評定

依據(jù)測量不確定度表示指南（GUM）計算EMAF的測量不確定度，TIR 100-2采用制造商給定與項目保守估計的不確定度。

實驗結(jié)論

1. INGLAS TIR100-2紅外發(fā)射率測定儀的測量視場半高寬約8.3–8.5 mm，存在輕微不對稱，兩種測量方法結(jié)果在不確定度范圍內(nèi)一致。

用儀器測得的視在方向性發(fā)射率 ε（R）

2.三組校準方案均可實現(xiàn)有效校準，測量結(jié)果在合成不確定度內(nèi)與EMAF一致；TIR 100-2的測量值整體略低于EMAF。

3.對低發(fā)射率隔熱箔，不同校準組的測量結(jié)果無顯著差異；對高發(fā)射率黑色涂層，使用PTB校準組1可明顯提升測量準確性。

4.依據(jù)EN 12898由TIR 100-2換算得到的半球全發(fā)射率，與EMAF的計算結(jié)果在合成不確定度范圍內(nèi)相符。

5.INGLAS TIR100-2紅外發(fā)射率測定儀適用于工業(yè)現(xiàn)場高反射隔熱材料與高發(fā)射率涂層的快速發(fā)射率測量，經(jīng)PTB標準樣品校準后可獲得更可靠結(jié)果.

參考文獻

1.ACTIS Insulation Ltd.: available at:  19 June 2019.

2Adibekyan A., Kononogova E., Monte C., and Hollandt J.: Highaccuracy emissivity data on the coatings Nextel 811-21, Herberts

1534, Aeroglaze Z306 and Acktar Fractal Black, Int. J. Thermophys., 38, 89, .