Unduh PDF
Black Body merupakan kalibrator paling ideal untuk termometer inframerah. Hal ini dikarenakan black body memiliki emisivitas sebesar 1.000.
Sempurna benda hitam Hanya akan memiliki emisivitas 1,000. Ini akan terjadi dalam sistem di mana tidak ada cahaya atau radiasi yang dapat keluar dan semua radiasi akan tetap berada di dalam selamanya. Di dunia nyata, tidak ada yang namanya benda hitam sempurna untuk termometri IR. Ini karena tidak akan ada celah untuk melakukan pengukuran dalam sistem seperti itu. Namun, benda hitam sempurna adalah prototipe yang baik untuk memodelkan radiasi termal.
Emisivitas adalah rasio energi yang diradiasikan oleh material tertentu terhadap energi yang diradiasikan oleh benda hitam pada suhu yang sama. Benda hitam sejati akan memiliki emisivitas = 1 sedangkan benda nyata apa pun akan memiliki emisivitas < 1. Emisivitas adalah kuantitas tanpa dimensi. Setiap material memancarkan energi. Jumlah daya yang diradiasikan bergantung pada suhu material dan emisivitas material.
Termometer IR memanfaatkan hal ini. Termometer ini mengukur jumlah energi yang diradiasikan oleh suatu objek dalam pita inframerah. Pita inframerah ini dapat bervariasi dari 1 mikrometer hingga 14 mikrometer. Bergantung pada rentang panjang gelombang, termometer IR menggunakan berbagai jenis sensor untuk menentukan suhu. Termometer ini menghitung suhu berdasarkan daya terukur dan emisivitas material.
Emisivitas merupakan salah satu sumber utama kesalahan dalam pengukuran inframerah. Pengetahuan tentang emisivitas permukaan yang diukur sangat berharga bagi setiap pengguna termometer IR. Oleh karena itu, perhatian besar harus diberikan untuk mengetahui efek emisivitas permukaan saat mengukurnya. Penyimpangan dalam emisivitas yang diasumsikan dari benda target pengukuran akan menyebabkan kesalahan signifikan dalam pengukuran suhu. Pengetahuan yang tepat tentang emisivitas dan suhu latar belakang harus dipertimbangkan saat mengukur suhu permukaan. Faktor-faktor ini bahkan lebih penting saat menggunakan kalibrator termometer IR. Memperhatikan faktor-faktor ini akan memberikan kalibrasi yang lebih baik dan metrologi IR yang lebih baik.
Hukum Planck
Persamaan matematika yang menggambarkan daya spektral yang diradiasikan oleh benda hitam sempurna untuk panjang gelombang tertentu adalah Hukum Planck. Jika Hukum Planck diintegrasikan pada seluruh spektrum elektromagnet, maka akan diperoleh Hukum Stefan-Boltzmann. Ini adalah T yang umum pada hukum ke-4 (T4). Masalah dengan Hukum Stefan-Boltzmann adalah bahwa hukum ini tidak terbatas pada pita tertentu. Untuk memperoleh angka tersebut, kita perlu mengintegrasikan Hukum Planck untuk batas lebar pita ini. Integral ini tidak dapat diselesaikan secara analitis.
Gigi berlubang
Secara praktis, tidak ada benda hitam sempurna di dunia nyata. Produsen benda hitam membuat berbagai bentuk dan geometri yang dapat digunakan atau yang dapat bertindak sebagai benda hitam yang hampir sempurna. Benda hitam yang hampir sempurna akan memiliki emisivitas mendekati 1 tetapi tidak tepat sama dengan 1. Perkiraan yang baik untuk benda hitam sempurna adalah rongga. Rongga dapat memiliki berbagai bentuk; dapat berupa bola, silinder, kerucut, atau kombinasi dari bentuk-bentuk tersebut. Rongga harus memiliki suhu seragam yang terkontrol dengan baik pada permukaannya. Emisivitas total rongga bergantung pada geometrinya, tetapi umumnya mendekati 1,000. Rongga biasanya memiliki emisivitas 0,99, 0,999, dan seterusnya. Sederhananya, kita dapat memahami bahwa semakin dekat emisivitas dengan 1, semakin baik perkiraannya untuk benda hitam sempurna. Rongga tidak selalu yang terbaik untuk semua jenis termometer IR, terutama instrumen genggam. Hal ini disebabkan oleh skema optik instrumen tersebut. Untuk pengukuran yang akurat, ukuran titik termometer IR harus berada di dalam area radiasi. Ukuran titik adalah luas area yang dilihat termometer IR saat mengukur suhu pada suatu permukaan. Benda hitam permukaan dibuat dengan luas permukaan yang besar untuk memancarkan energi dan seluruh permukaannya sangat seragam dalam hal suhu dan emisivitas.
Kesalahan yang disebabkan oleh Emisivitas
Emisivitas menyebabkan ketidakpastian saat menggunakan Black Body permukaan. Jika pengguna tidak memiliki pengetahuan yang tepat tentang emisivitas permukaan, maka emisivitas dapat menjadi kontributor utama dalam kesalahan yang disebabkan dalam pengukuran suhu. Pengguna Black Body atau IR Calibrator ini harus memiliki bagan standar tentang emisivitas material permukaan yang digunakan. Jika emisivitas Black Body yang diasumsikan berbeda dari emisivitas permukaan yang sebenarnya, maka hal itu dapat menyebabkan kesalahan yang signifikan dalam pengukuran suhu. Misalnya, jika emisivitas permukaan kalibrator adalah 0,93, dan diasumsikan sebagai 0,95, ini akan menyebabkan kesalahan sebesar 6,6°C pada suhu permukaan 500°C saat mengukur dalam pita 8 – 14 μm.
Efek Panjang Gelombang
Banyak bagan yang dapat ditemukan yang mencantumkan emisivitas berbagai bahan. Ini adalah panduan yang baik ketika mencari sifat emisivitas bahan, tetapi bagan tersebut tidak selalu memberi tahu kita nilai yang benar karena emisivitas sebagian besar bahan bervariasi dengan panjang gelombang. Dengan kata lain, bahan memiliki respons emisivitas spektral. Termometer IR mengintegrasikan emisivitas dalam lebar pita. Satu studi menunjukkan bahwa emisivitas dalam pita 8 – 14μm bervariasi antara 0,90 dan 0,97 dengan ketergantungan pada panjang gelombang. Studi lain menunjukkan rentang emisivitas yang sama. Efek Suhu Emisivitas juga dapat bervariasi dengan suhu. Efek lain yang dapat ditimbulkan oleh suhu adalah saat suhu berubah, jumlah energi yang diukur oleh termometer IR bergeser dalam pita. Saat suhu naik, energi yang dipancarkan oleh permukaan bergeser dari panjang gelombang yang lebih tinggi ke yang lebih rendah seperti yang diprediksi oleh Hukum Pergeseran Wien. Hal ini menyebabkan emisivitas efektif yang diukur oleh termometer IR bergeser dari ujung lebar pita yang lebih tinggi ke ujung bawah seiring meningkatnya suhu.
Penanganan Benda Hitam
Saat menggunakan benda hitam, harus diperhatikan agar tidak merusak permukaan emisif. Kerusakan dapat terjadi dari sejumlah sumber. Pertama, harus diperhatikan agar tidak
Jangan biarkan benda asing mengenai permukaan kalibrator. Bahkan minyak dari kulit Anda dapat merusak permukaan kalibrator, terutama saat permukaannya dipanaskan. Permukaan tersebut tidak boleh didinginkan dengan metode apa pun selain konveksi alami. Udara paksa sering kali mengandung minyak atau air. Bahkan air dapat meninggalkan endapan mineral di permukaan. Mencoba mendinginkan permukaan terlalu cepat juga dapat menyebabkan kejutan termal pada permukaan yang memancarkan. Kalibrator tidak boleh dibiarkan pada suhu tinggi untuk jangka waktu yang lama.
Hal ini dapat mengakibatkan penurunan emisivitas permukaan.
Efek Latar Belakang
Efek lain yang dimiliki emisivitas adalah suhu latar belakang. Jika permukaan buram memiliki emisivitas 0,9, ini berarti bahwa 10% energi dipantulkan seperti yang diprediksi oleh Hukum Kirchoff. 10% ini bergantung pada suhu permukaan yang menghadap permukaan yang diukur. Suhu ini disebut suhu latar belakang. Ada sedikit ketidakpastian yang disebabkan oleh suhu latar belakang. Ini tidak terlalu menjadi perhatian saat mengukur suhu yang lebih tinggi. Namun, itu menjadi perhatian pada suhu yang lebih rendah. Beberapa kesalahan ini dinegasikan jika suhu IR adalah permukaan pada 0°C yang diukur dalam pita 8 – 14 μm. Jika pengguna termometer IR berdiri menghadap target, pengguna dapat menjadi latar belakang. Ini dapat meningkatkan latar belakang dari 23°C menjadi 37°C yang menyebabkan kesalahan 3,5°C dalam pengukuran.
Bagan Produk Badan Hitam
Benda Hitam yang tersedia pada kami untuk rentang suhu yang berbeda adalah sebagai berikut:
Tungku Badan Hitam
