INGLAS TIR100-2紅外發射率測定儀在高反射隔熱材料中的研究應用

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

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

摘要

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

材料與使用儀器

實驗儀器

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

INGLAS TIR100-2紅外發射率測定儀

實驗材料

1.校準用標準樣品

Inglas原廠校準組：低發射率鏡面鋁（ε=0.010）、高發射率黑色肋面樣品（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）、激光刻蝕結構鍍金中發射率樣品（ε=0.222）

2.測試用隔熱箔材

純鋁箔、無色漆PE箔、銅色漆PE箔、網格增強鋁色箔

3.高發射率黑色涂層

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紅外發射率測定儀測量領域尺寸進行測定的原理。側視圖。

用于表征INGLAS TIR100-2紅外發射率測定儀測量場范圍的設置。

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射率儀前方，記錄表觀發射率并擬合不對稱雙S型函數；掃描孔徑法固定6 mm孔徑，水平與垂直方向移動發射率儀，測量二維方向的發射率分布，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射率的對應關系，保證校準可溯源至PTB的EMAF裝置。

3.發射率測量與驗證

對四種隔熱箔材進行定向全發射率測量，對比TIR 100-2與EMAF的結果；

依據EN 12898標準，將定向全發射率換算為半球全發射率并驗證；

對四種高發射率黑色涂層進行測量，評估不同校準組對高發射值測量的影響。

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

4.不確定度評定

依據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。

實驗結論

1. INGLAS TIR100-2紅外發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，兩種測量方法結果在不確定度范圍內一致。

用儀器測得的視在方向性發射率 ε（R）

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

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

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

5.INGLAS TIR100-2紅外發射率測定儀適用于工業現場高反射隔熱材料與高發射率涂層的快速發射率測量，經PTB標準樣品校準后可獲得更可靠結果.

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, .