כיצד אמיסיביות משפיעה על הדמיה תרמית

מהי אמיסיביות?

אמיסיביות היא אומדן ההשתקפות התרמית (יעילות פליטת החום) של האובייקט הנמדד: בעוד שכל האובייקטים בעלי טמפרטורה גבוהה מ-0 פולטים קרינה תרמית, האמיסיביות מבטאת עד כמה פני השטח של האובייקט משקפים נאמנה את הטמפרטורה שלו.

אמיסיביות מוגדרת לפי היחס שבין האנרגיה המוקרנת מפני השטח של האובייקט לבין זו המוקרנת מ"גוף שחור" (מושג המתאר אובייקט אשר פולט באופן מושלם את מלוא הקרינה) – מדובר למעשה במספר בין 0 (מראה מושלמת באופן תיאורטי) ל-1 (האנרגיה המוקרנת מ"גוף שחור").

האמיסיביות של פני השטח תלויה לא רק בחומר הגלם של האובייקט אלא גם בסוג פני השטח – למשל, מתכת נקיה ומשוייפת תהיה בעלת אמיסיביות נמוכה בעוד שמתכת מחוספסת ומחומצנת תהיה בעלת אמיסיביות גבוהה (את הסיבה לכך נפרט בהמשך).

גורמים נוספים היכולים להשפיע על האמיסיביות הם הטמפרטורה על פני השטח, אורך הגל והזווית.

חשיבותה של אמיסיביות להדמיה תרמית

הבנה באמיסיביות של פני השטח היא חשובה למדידת טמפרטורה ללא מגע. כאשר מצלמות תרמיות (ואמצעי מדידת טמפרטורה אחרים המבוססים על קרינה אינפרא אדומה) מודדות קרינה תרמית הנפלטת מפני השטח, הן לרוב מחשבות את הקרינה ביחס לגוף שחור.

במקרים בהם האובייקטים הנמדדים קרובים ברמת האמיסיביות שלהם לזו של גוף שחור פערי המדידה הם זניחים, אך במקרים בהם פני השטח של האובייקטים הם בעלי אמיסיביות פחותה, אמצעי המדידה המחשב את הקרינה ביחס לגוף שחור עלול לזהות ערכים שגויים . לכן, חשוב שבאמצעי המדידה יבואו לידי שיקול האמיסיביות של פני השטח של האובייקט.

השפעתה של טמפרטורה משתקפת וכיצד ניתן להתגבר עליה

הסיבה שמתכת נקייה ומשויפת תהיה בעלת אמיסיביות נמוכה היא בגלל שפני השטח שלה פועלים כמו מראה, וכך במקום למדוד את הטמפרטורה של האובייקט עצמו, המצלמה התרמית תזהה את הטמפרטורה המשתקפת מפני השטח דמויי המראה.

טמפרטורה משתקפת מבטאת את הטמפרטורה של אובייקטים אחרים המשתקפים דרך האובייקט הנמדד (ולכן פעמים רבות מכנים טמפרטורה משתקפת כטמפרטורת רקע). טמפרטורה משתקפת יכולה להשפיע על על המדידה של המצלמה התרמית: אובייקט יכול להיות קר למגע אבל להיראות כחם הרבה יותר במצלמה תרמית במידה ומקור חום סמוך ישתקף על פני השטח של האובייקט.

היות והאמסיביות של פני השטח של האובייקט תלויה באלמנטים כימיים ופיזיים רבים, לעיתים קרובות קשה להעריך אותה. ישנן מספר טכניקות שבהן ניתן להשתמש על מנת להתמודד עם הבעיה, כמו למשל על ידי ציפוי פני השטח עם צבע שחור בכדי לדמות אותם לגוף שחור ככל הניתן.

כמו כן, אם לאובייקט אותו מנסים למדוד יש אמיסיביות גבוהה, ניתן להתאים את רמת האמסיביות בהגדרות המצלמה התרמית: לדוגמא, אם מנסים למדוד טמפרטורה של בטון, ניתן להגדיר את האמיסיביות ל – 0.92 (האמיסיביות של בטון) ואת הטמפרטורה המשתקפת לטמפרטורת החדר, או הסביבה שבה מתבצעת המדידה (סביר להניח שבאזור ה-20 מעלות במידה ואתם נמצאים בתוך מבנה).

קל לראות לפי רמות האמיסיביות של אובייקטים שונים את ההשפעה של הטמפרטורה המשתקפת. כך למשל בעוד שפני שטח בהירים ומבריקים מאופיינים ברמת אמיסיביות נמוכה, למשל – פליז מלוטש (רמת אמיסיביות 0.03), נחושת מלוטשת (0.05), פח מבריק (0.05) ועוד, פני שטח כהים ומחוספסים יהיו רמות אמיסיביות גבוהות, למשל – אסבסט (0.96), פחם/ פיח (0.96), מזון (0.95-0.97), ברזל חלוד (0.91 – 0.96), או גרניט (0.96).

לסיכום
אמיסיביות היא אחד הגורמים היותר חשובים אך מאתגרים שיש להיות מודעים אליהם בעת מדידת טמפרטורה. עם זאת, באמצעות השיטות הנכונות ניתן להתגבר על המכשולים שמציבה האמיסיביות ולמדוד באופן הנאמן ביותר את טמפרטורת האובייקט.