发射率检测方法
发射率测试原理
发射率测试原理发射率是指物体发射辐射能量的能力，通常用单位面积上发射出的辐射能量与理想黑体单位面积上发射出的辐射能量相比来表示。
发射率是描述物体自发辐射特性的重要参数，对于许多工程与科研领域都有实际应用，比如热辐射传热、太阳能利用和红外遥感等。
发射率测试原理是通过测量物体辐射能量和黑体理论辐射能量的比值来确定物体的发射率。
黑体是指完全吸收所有辐射能量并以最大效率发射出来的理论对象。
虽然目前还没有真正的实物黑体，但理论上黑体具有100%的发射率。
为了测试物体的发射率，一种常用的方法是使用红外辐射测温仪。
这种仪器能够测量物体表面的红外辐射能量，并以数字显示或图像的形式呈现出来。
其测温原理是根据斯特法恩-玻尔兹曼定律，即物体的辐射能量与其温度的四次方成正比。
因此，通过测量物体的红外辐射能量，可以推算出物体的表面温度。
具体测试步骤如下：1.首先，需要选择一个适当的测试环境。
由于发射率受温度、表面粗糙度、物体材料和波长等因素的影响，因此测试时应保持稳定的环境条件。
2.将红外辐射测温仪对准待测物体的表面，并进行校准。
校准的目的是确保测温仪的准确性和稳定性。
一般来说，校准需要在已知温度的参考物体上进行。
3.测量物体的表面温度。
红外辐射测温仪通过测量物体表面的红外辐射能量来推算物体表面的温度。
测量时需要确保测温仪与物体的距离和角度适当，以获得准确的测量结果。
4.根据测量结果计算物体的发射率。
发射率通常用0到1的小数表示，1表示物体是一个理想的黑体，0表示物体是一个完全反射的白体。
计算公式为：ε=E/(σ*T^4)其中，ε表示物体的发射率，E表示物体表面的辐射能量密度，σ表示斯特法恩-玻尔兹曼常量，T表示物体的表面温度。
需要注意的是，由于所测量的物体是在真实环境中的物体，其表面温度可能会受到环境温度、辐射源的影响等因素的干扰。
因此，在测量和计算时，需要综合考虑其他因素对结果的影响。
总结起来，发射率测试是一种通过测量物体表面的红外辐射能量来确定其发射率的方法。
发射率测定
发射率测定发射率测定发射率是物体汲取和辐射红外能量本领的一种度量。
它的值可以是0～1.0。
例如，镜子发射率是0.1，而“理想黑体”则达到1.0的发射率值。
假如设置了比实际发射率值更高的值则输出的读数就会低，前提是目标温度高于四周环境温度。
例如，假如您已经设置了0.95，而实际发射率是0.9，则仪器温度读数将低于实际温度。
物体的发射率可通过以下方法来测定：1.先使用RTD（电阻温度检测器，PT100）、热电偶或其他适用方法来测定材料的实际温度，下一步使用红外测温仪测量材料的温度和调整发射率设置，直到达到相同温度值。
这是被测材料的发射率。
2.对相对较低的温度（260°C,500°F以下），在待测物体上贴一张塑料不干胶贴纸。
贴纸面积应大过测量斑。
用0.95的发射率测量贴纸的温度，X后，测量物体邻近区域的温度，并调整该发射率设置，直到达到相同温度。
这是被测材料的发射率。
3.假如可能，在物体表面一部分涂上平光黑色涂料。
该涂料的发射率必需大于0.98。
用0.98的发射率测量涂料区域的温度，X后，测量物体邻近区域的温度，并调整该发射率设置，直到达到相同温度值。
这是被测材料的发射率。
典型发射率值下表供给了部分材料的发射率，可在上述方法均不可行时使用。
表中所示发射率只是貌似值，由于下面一些参数均可影响材料的发射率：1.温度2.测量角度3.几何形状（平面、凹、凸等）4.厚度5.表面质量（抛光、粗糙、氧化处理、喷砂）6.测量的频谱范围7.透射系数（如塑料薄膜）金属材料发射率（谱段8–14μm）铝未氧化的0.02‐0.1氧化的0.2‐0.4A3003合金，氧化的0.3粗加工0.1‐0.3抛光0.02‐0.1黄铜抛光0.01‐0.05磨光0.3氧化0.5铬0.02‐0.2铜抛光0.03粗加工0.05‐0.1氧化0.4‐0.8金0.01‐0.1海恩斯合金0.3‐0.8要提高表面温度测量精度，请考虑实行以下措施：•使用同样用来进行测量的仪器测定物体发射率。
红外光谱测红外发射率
红外光谱测红外发射率红外光谱测红外发射率是一种使用红外辐射进行材料特性测量的技术。
红外辐射是电磁辐射的一种，波长介于可见光和微波之间。
通过使用红外光谱仪器，我们可以对物质在红外波段上的辐射特性进行精确测量。
红外发射率是指物体在红外波段上辐射出的能量与其热平衡状态下可能辐射出来的能量的比值。
在红外光谱测红外发射率的过程中，我们可以了解物体对红外辐射的吸收和发射特性。
这对于许多领域是非常重要的，比如材料科学、生物医学和环境监测等。
红外光谱测红外发射率的原理是基于物体对红外辐射的相互作用。
当物体受到外部红外辐射时，一部分能量会被吸收，而另一部分则会被物体表面发射出来。
通过测量物体发射出的红外辐射强度，我们可以计算得到红外发射率。
这个参数可以反映物体对红外辐射的响应能力，从而帮助我们了解物体的特性和行为。
在红外光谱测红外发射率的实验中，我们通常会使用红外光谱仪器。
这些设备可以通过分析红外辐射的能谱来确定物体的辐射特性。
红外光谱仪器通常使用光学元件、探测器和信号处理系统等组件，以实现精确的测量和分析。
红外光谱测红外发射率在许多应用中都非常有用。
例如，在材料科学中，我们可以通过测量材料的红外发射率来研究其导热性能、光学特性和表面特征等。
在生物医学研究中，红外光谱测红外发射率可以用于检测生物组织的变化和异常，如癌症筛查和诊断等。
同时，环境监测领域也可以利用红外光谱测红外发射率来分析和监测大气气体的成分和浓度。
总之，红外光谱测红外发射率是一项重要的技术，可用于研究材料和物体的辐射特性。
它在各个领域都具有广泛的应用前景，为我们提供了深入了解物质性质和行为的途径。
红外光谱发射率测试
红外光谱发射率测试一、样品准备1.1 样品选择与制备在进行红外光谱发射率测试前，需要选择具有代表性的样品。
样品的性质（如化学成分、粒度、形态等）应符合测试要求。
根据不同的测试目的，可以选择天然样品或人工合成样品。
1.2 样品处理对于某些需要特殊处理的样品（如易潮解、具有强烈气味等），应进行适当处理以避免对测试结果产生干扰。
例如，可以烘干、研磨或使用密封容器储存。
二、光谱采集2.1 仪器准备在进行红外光谱发射率测试前，应确保仪器处于良好状态，包括光路调整、仪器校准、检测器清洁等。
2.2 测试条件设定根据样品性质和测试目的设定测试条件，如扫描范围、扫描次数、分辨率等。
此外，还需设定适当的测试环境参数（如温度、湿度等）。
2.3 光谱采集将制备好的样品放置在样品台上，按照设定的测试条件进行光谱采集。
在采集过程中，应保持样品表面平整、无气泡，并避免外界干扰（如振动、电磁场等）。
三、数据处理与分析3.1 数据处理对采集到的红外光谱数据进行预处理，如去噪、基线校正、归一化等，以增强光谱信号的质量和可靠性。
3.2 数据分析利用专业软件对处理后的数据进行解析，识别出样品的主要化学成分和官能团。
通过对光谱峰位置、峰强度、峰形等参数进行分析，可以获得样品的化学结构信息。
四、结果解释4.1 官能团识别与确认通过对红外光谱的分析，可以识别出样品中存在的官能团，如碳氢键、羰基、羟基等。
这些官能团的存在和分布对于理解样品的化学性质和结构具有重要意义。
4.2 发射率计算根据采集到的红外光谱数据，可以计算样品的发射率。
发射率是衡量物体辐射能力的重要参数，对于研究材料的热学性能、光学性能等具有重要意义。
五、应用扩展5.1 材料研究红外光谱发射率测试在材料研究领域具有广泛的应用，如新型功能材料的开发、材料性能表征等。
通过对材料进行红外光谱发射率测试，可以深入了解材料的化学结构和物理性质。
5.2 环境监测红外光谱发射率测试也可应用于环境监测领域，如大气污染物的检测、水体中污染物的识别等。
发射率 测试原理
发射率测试原理发射率是描述材料表面热辐射性质的重要参数，其测试原理涉及多个方面。
本文将从测量原理、发射率计算、温度影响、材料特性、能量吸收、热辐射理论和实验方法等方面，详细介绍发射率测试原理。
1.测量原理发射率的测量主要基于热辐射原理，常用的测量方法有光捕捉和热成像。
光捕捉法通过捕获材料表面的反射光和透射光，计算出材料表面的发射率。
热成像法则是通过测量材料表面热辐射的分布情况，计算出材料表面的发射率。
2.发射率计算发射率的计算公式为：ε=(1-R)/(1-R+A)，其中ε为发射率，R 为反射率，A为吸收率。
对于一些具有高反射率和高吸收率的材料，需要考虑多次反射和吸收对发射率的影响，此时需要采用更为复杂的计算公式。
3.温度影响温度对发射率具有较大影响，一般来说，随着温度的升高，发射率也会增大。
这是由于随着温度的升高，材料表面的分子振动加剧，导致热辐射增强。
为了准确测试不同温度下的发射率，需要在实验过程中控制温度，并对不同温度下的测试结果进行修正。
4.材料特性材料的特性对发射率有很大影响，如光学性质、热导率和比热容等。
光学性质包括表面粗糙度、透明度、颜色等，这些因素会直接影响光的反射、吸收和透射，从而影响发射率。
热导率和比热容则决定了材料在受到热量作用时的热传导和热吸收能力，进而影响发射率的测试结果。
5.能量吸收材料表面吸收的能量也会对发射率产生影响。
如果材料表面吸收的能量较多，会导致表面温度升高，从而使得热辐射增强，最终影响发射率的测试结果。
因此，在测试过程中，需要尽量减少外界能量的干扰，保证测试的准确性。
6.热辐射理论热辐射理论是研究发射率的基础之一，其涉及到电磁波和物质之间的相互作用。
根据普朗克辐射定律，物体在绝对零度以上的任何温度下都会向外辐射能量，其辐射的能量与温度、波长和物体的性质有关。
对于不同的材料和温度条件，需要采用不同的修正系数和方法来计算其发射率。
7.实验方法发射率的测试实验通常采用间接测量的方法，即通过测量材料的反射率、透射率和吸收率等参数来计算发射率。
荧光染料上染织物的荧光发射率测定
荧光染料上染织物的荧光发射率测定
荧光染料是一种具有荧光性质的染料，在织物上染色后，可呈现出鲜艳的颜色和明亮的荧光效果。
为了评估荧光染料在织物上的荧光发射率，需要进行测定实验。
测定荧光染料上染织物的荧光发射率的方法主要有两种：透射光法和反射光法。
透射光法是将光源照射于织物的背面，通过织物透射的荧光光谱来测定荧光发射率。
反射光法是将光源照射于织物的正面，通过织物反射的荧光光谱来测定荧光发射率。
在实验中，可选择适当的测量仪器，如荧光分光光度计或荧光显微镜。
在测量前，需要将荧光染料上染的织物样品进行处理，如剪裁成相同大小的矩形，将边缘封口以避免光线的漏射等。
测量时，先进行背景校正，然后将样品放置于测量仪器上，设置相应的波长范围和积分时间，并记录荧光光谱。
根据荧光光谱的数据，计算荧光发射率，并与其他样品进行比较。
通过荧光染料上染织物的荧光发射率测定，可以评估荧光染料在织物上的荧光效果，并为荧光染料的选用和应用提供参考。
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如何判断红外热像仪的发射频率
如何判断红外热像仪的发射频率
发射率的定义
•发射率是指物体表面辐射出的能量与相同温度的黑体辐射能量的比率。
(黑体是一种理想化的辐射体，它吸收所有波长的辐射能量，没有能量的反射和透过，其表面的发射率为1。
)•各种物质的发射率是由物体的本身材质所决定，相同的温度下，物质不同，向外辐射的能量也会不同。
例如下图，我们可以看到，3个点同时是茶杯的表面，但由于表面的物质不同，辐射出的能量，用热像仪看到的温度指示有很大的差异。
发射率确定方法
被测材料的发射率有四种确定方法：
• 1 查阅各种材料的发射率表确定;
• 2 将一块绝缘胶带(已知发射率)贴于被测物体表面，然后通过调整红外热像仪发射率，使被测材料表面的温度与贴有绝缘胶带表面温度相同或接近，此时的发射率即为被测材料物体正确的发射率;
•3 将喷漆(已知发射率)均匀的喷涂在被测物体表面，然后通过调整红外热像仪发射率，直到没有喷漆的表面温度与喷漆表面温度相同或接近，此时的发射率即为目标物体正确的发射率;
•4 用接触式温度计，如热电偶、热电阻等测量物体表面温度，然后通过调整红外热像仪发射率，直到热像仪所测得的表面温度与接触式接触式温度计测得的表面温度相同或接近，此时的发射率即为目标物体正确的发射率。
发射率测量实验报告
发射率测量实验报告发射率测量实验报告1. 引言发射率是物体表面发射热辐射的能力，它是研究热传导、热辐射等热力学问题的重要参数。
本实验旨在通过测量不同材料的发射率，探究不同因素对发射率的影响，并分析实验结果。
2. 实验原理发射率是指物体表面发射的热辐射能力与理想黑体表面的热辐射能力之比。
在实验中，我们使用了一个红外线辐射热流计来测量不同材料的发射率。
该热流计可以测量物体表面的热辐射功率，并通过与一个已知发射率的参考物体进行比较，得到待测物体的发射率。
3. 实验步骤3.1 实验准备将实验室温度调整至稳定状态，并确保实验室内无明显的热辐射源。
准备待测物体和参考物体，并确保它们的表面干净无污染。
3.2 测量参考物体的发射率将红外线辐射热流计对准参考物体的表面，记录下热流计的读数。
根据热流计的标定系数，计算得到参考物体的发射率。
3.3 测量待测物体的发射率将红外线辐射热流计对准待测物体的表面，记录下热流计的读数。
根据热流计的标定系数和参考物体的发射率，计算得到待测物体的发射率。
4. 实验结果与分析通过实验测量得到的发射率数据可以用于分析不同材料的热辐射特性。
我们选取了几种常见的材料进行实验，并得到了它们的发射率数据。
4.1 金属材料金属材料通常具有较低的发射率，这是因为金属表面存在自然氧化层，能够反射部分热辐射能量。
实验结果显示，铝和铁等金属材料的发射率较低，分别约为0.1和0.2。
4.2 无机非金属材料无机非金属材料的发射率通常较高，这是因为它们的表面较为粗糙，能够吸收更多的热辐射能量。
实验结果显示，陶瓷和玻璃等无机非金属材料的发射率较高，分别约为0.8和0.9。
4.3 有机材料有机材料的发射率通常介于金属材料和无机非金属材料之间。
实验结果显示，塑料和橡胶等有机材料的发射率约为0.5左右。
5. 结论通过本实验，我们成功测量了不同材料的发射率，并分析了不同因素对发射率的影响。
实验结果表明，金属材料的发射率较低，无机非金属材料的发射率较高，而有机材料的发射率介于两者之间。
材料发射率检测方法分析
材料发射率检测方法分析发布时间：2021-07-06T11:26:41.770Z 来源：《基层建设》2021年第10期作者： 1李世友 2魏雍[导读] 摘要：材料的发射率又叫辐射率或黑度系数，是表达材料表面辐射本领的物理量，是一项非常重要的热物性参数。
1浙江博瓦测控技术有限公司浙江温州 325000 2浙江华峰环保材料有限公司浙江温州 325000摘要：材料的发射率又叫辐射率或黑度系数，是表达材料表面辐射本领的物理量，是一项非常重要的热物性参数。
这种发射率不是物体的本身的参数，不仅与物质组有关，还与物体的表面的粗糙程度有关，是一种受很多因素影响的多元函数。
基于此，下文对材料发射率进行了具体论述，并且深入分析了几种材料发射率检测方法。
关键词：材料；发射率；检测方法前言：随着国防技术、材料技术以及能源技术的高数发展，对于发射材料发射率的检测提出了更高的要求。
表面发射率的具体研究工作早在18世纪就有人提出不同的物质具有不同的接受和散发热量的能力。
特别是从上世纪50年代开始，在多项科学技术的推动下，包括材料科学、空间技术、核能以及计算机技术等，材料发射率检测方法的研究也不断取得了显著成果。
1.材料发射率检测方法1.1量热法量热法根据热流状态可分为稳态量热法和瞬态量热法，是以一个包含被测样品以及周围相关物品的热交换系统，根据传热理论系统有关材料发射率的传热方程，测量样品某些点的温度值，确定系统的热交换状态为基本原理，从而求出发射率的一种检测方法。
1.1.1稳态量热法在材料研究领域，早在1941年，一位相关研究专家提出了一种简便的稳态量热法，即灯丝加热法，这种方法能够测量全长波长半球发射率，使测量过程比较简便，以至于近些年来，仍然有人采用这种方法测量材料的发射率。
使用稳态量热法，在装置精密且经过细致的调试后的基础上，检测精度可达到2%左右。
这种方法的测量适用范围比较广泛，适用于最低零下58摄氏度以及最高1000摄氏度的材料测量工作中，缺点在于只能用于测试全波长半球的发射率，而不能检测光谱或者定向发射率，样品的制作也相对于比较繁琐，检测环节耗用的时间比较长。
竹炭远红外发射率测定方法
竹炭的远红外发射率可以通过使用远红外光谱仪来测量。
这种测量方法的基本原理是使用远红外光谱仪发射一束远红外光线并将其照射到样品上，然后测量远红外光线在经过样品之后的强度。
根据样品对远红外光线的吸收程度，可以计算出样品的远红外发射率。
为了进行测量，需要准备以下材料和设备：
1.远红外光谱仪
2.竹炭样品
3.光学比较器
4.参考样品（通常为玻璃）
测量步骤如下：
1.将光学比较器放在远红外光谱仪前面，并将参考样品和竹炭样品
分别放在光学比较器的两个口之中。
2.使用远红外光谱仪发射远红外光线，并将其照射到参考样品上。
记录下参考样品的远红外发射率。
3.将光线照射到竹炭样品上，并记录下竹炭样品的远红外发射率。
4.使用以下公式计算竹炭样品的远红外发射率：远红外发射率=
（竹炭样品的远红外发射率- 参考样品的远红外发射率）。
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发射率检测方法一、国内外发射率检测现状表面辐射特性的研究工作可以追溯到十八世纪，早在1753年富兰克林就提出不同的物质具有不同的接受和发散热量能力的概念。
几百年来人们在理论上、实验中、工程上做了大量的研究工作。
随着辐射传热学、红外技术、太阳能研究、材料科学及黑体空腔理论等的发展，近五十年以来材料发射率的测量方法有了很大的进展。
目前在国际上已建立了分别适用于不同温度和状态以及不同物质的各种测试方法和装置。
（1）量热法量热法的基本原理是：一个热交换系统包含被测样品和周围相关物体，根据传热理论推导出系统有关材料发射率的传热方程，通过测量样品某些点的温度值得到系统的热交换状态，即能求得发射率。
量热法又分为稳态量热法和瞬态量热法。
Worthing的稳态加热法就是采用灯丝进行加热，测量精度达到了2%，但是样品制作复杂，且测量时间长。
瞬态法即采用激光或电流等瞬态加热技术，其代表是70年代美国NIST的基于积分球反射计法的脉冲加热瞬态量热装置，其测量速度快，测量上限高达4000℃，能精确测量多项参数，但是被测物必须是导体限制了其应用范围。
（2）反射率法反射率法基于的原理是对于不透明的样品，反射率+吸收率=1，将已知强度的辐射能量投射到透射率为0的被测面上，根据能量守恒定律和基尔霍夫定律，通过反射计求得反射能量，得到样品的反射率后即可换算成发射率。
常用的反射计有：Dunkle等人建立的热腔反射计，该方法能够测量光谱发射率但不适用于高温测量；意大利IMGC 的积分球反射计具有很宽的测量温度范围；激光偏振法只能用于测量光滑表面的发射率。
探测器工作原理图探测器组装图（3）辐射能量法法能量法的基本原理是直接测量样品的辐射功率，根据普朗克定律或斯蒂芬玻尔兹曼定律和发射率的定义计算出样品表面的发射率。
一般均采用能量比较法，即用同一探测器分别测量同一温度下绝对黑体及样品的辐射功率，两者之比就是材料的发射率值。
(1)独立黑体法：独立黑体法采用标准黑体炉作为参考辐射源，样品与黑体是各自独立的，辐射能量探测器分别对它们的辐射量进行测量。
测量材料全波长发射率时，探测器需要选择使用无光谱选择性的温差电堆或热释电等器件；测量材料光谱发射率时，需要选择使用光子探测器并配备特定的单色滤光片。
许进堂等人曾采用独立黑体方案设计了一套法向全波长发射率测量装置，精度可以达到3.7%。
独立黑体方案的优点在于能够精细地制作标准辐射源，并可精确地计算其辐射特性。
其缺点在于等温条件难以得到保证，特别是对不良导热材料。
在实际应用中，人们还常常采用整体黑体法和转换黑体法两种能量法测量材料的发射率，即在试样上钻孔或加反射罩，使被测材料变为黑体或逼近黑体性能，从而进行材料发射率的测量。
两种转换黑体法示意图(2)红外傅里叶光谱法:进入90年代以来，由于红外傅里叶光谱仪的发展和广泛应用，很多学者都建立了基于该装置的材料光谱发射率测量系统和装置。
红外傅里叶光谱仪主要由迈克尔逊干涉仪和计算机组成，其工作原理是光源发出的光经迈克尔逊干涉仪调制后变成干涉光，再把照射样品后的各种频率光信号经干涉作用调制为干涉图函数，由计算机进行傅里叶变换，一次性得到样品在宽波长范围内的光谱信息。
因此，红外傅里叶光谱仪在测量红外发射方面是一个功能强大的仪器。
近年来，许多国家都进行了基于傅里叶红外光谱仪材料光谱发射率测量的研究工作。
最具有代表性的是半椭球反射镜反射计系统，该系统由Markham等人研制，曾获1994年美国百项研发大奖。
系统的整体结构示意图如图所示。
系统可以同时测量材料的光谱发射率和温度，温度测量范围为50~2000℃，典型测量精度为5％；光谱测量范围为0.8~20μm，典型测试精度为3%。
试样直径为10~40mm，试样的有效直径测量范围为1~3mm，为保证加热时试样温度的均匀性，试样的最佳厚度为1~3 mm。
（4）多波长测量法多光谱法是可以同时测量温度和光谱发射率的新方法，其基本原理是利用待测样品在多光谱条件下的辐射信息，通过假定的发射率和波长的数学模型进行理论分析计算，得到待测样品的温度和光谱发射率。
多光谱法的优点是测量速度快，设备简单易于现场测量，不需要制作标准样品。
很多国家都在研究多光谱法，多波长测量法的原理是通过测量目标多光谱下的辐射信息，建立发射率与波长关系模型及理论计算，同时得到温度与发射率信息值。
该方法能够实现现场测量，并且测量温度没有上限，但是测量精度有限，并且对不同材料的适用性差，没有一种算法能适应所有材料。
但是这是未来的发展方向。
发射率测量方法的优缺点二、本方案的基本原理考虑到红外热像仪和多光谱分析仪较贵，本方案计划采用“双罩法”测量。
“双罩法”的基本原理就是将待测样品的辐射能量与处于相同温度下黑体所辐射的能量相比，就得到待测样品的发射率，本文中所述的发射率如无特别说明均指半球发射率。
在工程上将被测面近似为灰体，灰体的定义是在任何温度下所有各波长射线的辐射强度与同温度黑体的相应波长射线的辐射强度之比等于常数。
测量原理结构如图所示，双罩即由半球吸收罩与半球反射罩组成，其中吸收罩内表面为高吸收率材料，反射罩内表面为高反射率材料。
为了便于讨论半球罩的检测工作原理，可作如下三个假设：（1）不考虑透射率（即透射率=0），反射罩的内表面反射率和吸收罩的内表面吸收率均为1；（2）顶部开口面积相对于半球面积可忽略，不需要考虑在开孔处的能量损失。
（3）罩内表面温度在测量过程中保持不变，因此罩内表面与被测表面间没有相对传热。
设被测物体表面的温度为Ts，发射率为ε。
当半球反射罩扣在被测物体表面上时，反射罩和被测物体表面组成一个闭合腔体，由被测物体表面发射的辐射能被反射罩内表面不断地反射，而被测物体表面却不断地吸收由反射罩反射回来的辐射能。
由于辐射是以光速传播，因此上述的不断反射和吸收过程是瞬间完成。
设ω0为温度T S时的黑体辐射功率，当反射罩对着被测物体表面时，所组成的闭合腔体就成为一个等效黑体。
自然敏感元件从小孔中接收到的辐射功率等于黑体辐射功率。
设φ12为被测物体表面对半球罩顶部小孔的角系数，则由小孔通过的辐射功率为E b=φ12ω0。
将反射罩换成吸收罩，这时由于吸收罩表面和被测物体表面组成闭合腔体，因此被测物体表面辐射到吸收罩内表面的能量完全被吸收。
敏感元件接收到的辐射功率即为被测表面发射的固有辐射功率ES=φ12εω0。
固有辐射功率与黑体辐射功率的比值即为被测面的发射率：式中K敏感元件的热转换系数。
测量传感器结构如上图所示, 由吸收罩与反射罩两部分组成。
在理想情况下，被测面为灰体，半球反射罩反射率ρ为1, 被测表面能量经反射罩多次反射后由从小孔出射, 此时被测面有效辐射率为1，其辐射能为E = σ T4。
同时，理想情况下半球吸收罩的吸收率α为1，被测表面向吸收罩辐射的能量均被其吸收，由小孔出射的能量为被测面自身辐射能E =εσ T4。
这样从两罩小孔中出射的辐射能比值即为被测表面发射率。
实际的反射罩反射率和吸收罩吸收率不可能为1，需要分析其误差影响。
这里引入有效发射率的概念, 可得半球罩结构下被测表面的有效发射率εeff公式式中: α为罩体吸收率; F1 和F2 分别为被围表面与半球罩面积。
根据有效发射率的意义，对于敏感元件热电堆，半球吸收罩输出V a 与半球反射罩输出Vr为:式中:ε e ffa与εef fr分别为吸收罩和反射罩对应被测面的有效发射率，两者比值为电压比。
根据有效发射率式( 1)可得实际测量的传感器输出电压比将比被测发射率小, 但这部分偏差可通过标定过程补偿。
该系统采用4个第三方测定的样板对测量系统进行标定, 补偿由于反射罩和吸收罩特性影响导致的误差。
在长期在线测量条件下, 吸收罩和反射罩的温度升高, 其自身辐射能也将通过被测面反射后由小孔出射, 并且热电堆输出电压随传感器冷端温度升高而变化, 从而引起测量误差, 通过分析建立误差因素模型:式中，是吸收罩与其传感器冷端的温度误差系数；，是反射罩与其传感器冷端的温度误差系数; ，为将测得电压补偿到一个相对零点后仅含有表面辐射量信息的值用和代替Va 和Vr 解方程组( 1)、( 2)、( 3), 将求得的发射率值标定后即可实现发射率的在线长时测量。
三、系统的总体结构测量系统总体结构如图所示，包括传感器模块、信号处理模块和上位机测量显示模块。
传感器模块包括2个半球罩及热电堆传感器、4 路PT100 热电阻测量补偿温度和一路PT100测量被测面温度Ts，通过测量表面温度得到发射率与温度的对应关系；信号处理模块为温度测量部分提供电流驱动，并且采集7路信号进行A /D转换后通MODBUS协议将数据实时传输给上位机；上位机接收数据后通过补偿模型计算出发射率值, 并实时绘制被测面发射率随温度的变化曲线。
在应用现场, 传感器与上位机距离超过15 m, 考虑到红外热电堆传感器的输出为几mV, 如果将信号通过长线传输至电路将会对本来就很小的信号造成衰减, 因此采用将电路与2个半球罩做成一体结构, 如图中实线框所示。
该结构对测量电路的测量精度与尺寸提出了很高的要求。
四、系统电路设计4.1测量电路设计系统待测辐射量很小，光电式传感器对工作环境要求较高, 无法适应高温环境。
红外热电堆传感器不仅能够适应强震动和高温环境，而且测量响应速度为m s级，无需复杂光学系统。
综合各方面考虑，系统采用红外热电堆传感器。
测量系统采用传感器与电路一体的结构，电路板空间狭小, 要求电路具有很高的集成度，mV级的热电堆输出电压不论在测量精度还是抗干扰上都加大了难度。
根据测量电路对CPU 的要求, 采用ADuC845 微处理器, 测量电路如图所示,CPU 外围电路结构简单, 只需要提供电源及参考电压, 片内集成的可编程增益放大器PGA 和高达24 位分辨率的型ADC完全满足测量要求。
并且片内集成的400 μA 电流源可直接驱动PT100信号, 简化了电路。
芯片内ADC上的斩波机制使其具有优良抑制直流失调及漂移性能，非常适用于对失调、噪声抑制和电磁兼容要求高的电路。
通过寄存器可将PGA 增益编程为8 级以满足不同的输入范围, 并在测量电路中添加1. 25 V 偏置电压让输入信号工作在放大器的线性区, 提高测量精度。
对于PGA, 测量范围越小则测量的精度越高，在该应用中传感器输出小于40 mV, 因此为了充分利用芯片的精度，在该电路中通过单片机程序识别输入信号的范围自动选择PGA 的增益，设定20 mV为阈值, 在输入小于20 mV 时选择0~ 20 mV, 当输入大于20 mV 时程序自动切换为0~ 40 mV.4.2 RS- 485通信电路信号处理模块与上位机使用RS - 485协议进行长距离通信, 由于电路所处的环境为强电磁干扰, 因此为了增强抗干扰能力提高可靠性, 采用基于iCoup ler磁耦隔离技术的隔离RS- 485收发器ADM 2483。