人体表皮肤的红外发射率测试评估技术研究(3)
2.4 人体皮肤发射率测量技术的发展和现状
3 测量方法的设计
3.1 影响红外发射率的因素
发射率定义为实际物体与同温度黑体辐射性能之比，引入一个随材料性质及表面状态变化的辐射系数，则就可把黑体的基本定律应用于实际物体。因为自然界中实际存在的任何物体对不同波长的入射辐射都有一定的反射，所以黑体只是人们抽象出来的一种理想化的物体模型。这个辐射系数，就是常说的发射率。通过资料的查询得知，影响红外发射率大小的因素有以下几种：
不同材料性质的影响
任何实际物体表面都不是绝对光滑的，总会表现为不同的表面粗糙度。因此，这种不同的表面形态，将对反射率造成影响，从而影响发射率的数值。这种影响的大小同时取决于材料的种类。不同性质的材料因对辐射的吸收或反射性能各异，因此它们的发射性能也应不同。除了表面粗糙度以外，一些人为因素，如施 加润滑油及其他沉积物，都会明显地影响物体的发射率。
非金属电介质材料
对于非金属点介质材料，发射率受表面粗糙影响较小或无关。但对于金属材料而言，表面粗糙度将对发射率产生较大影响
大气衰减的因素
如熟铁，当表面状况为毛面，温度为300K时，发射率为0.94；当表面状况为抛光，温度为310K时，发射率就仅为0.28。因此，我们在检测时，应该首先明确被测物体的发射率。在一 般情况下，我们不了解发射率，那么只有用相间比较法来判别故障。大气对物体的辐射有吸收、散射、折射等物理过程，对物体的辐射强度会有衰减作用，我们称之为消光。对于电力设备，其大部分的温度较低，在这一温度区间内，根据红外基本定律可以推导出，设备发射的红外辐射信号，在远红外内所占的百分比最大，并且辐射对比度也最大。要注意的是：工作在大气窗口内，大气对红外辐射还是有消光作用。尤其，水蒸气对红外辐射的影响最大。
温度影响发射率
温度对不同性质物体的影响是不同的，很难做出定量的分析，只有在检测过程中注意。射辐射必然存在着吸收、反射，而当达到热平衡后，其吸收的辐射能必然转化为向外发射的辐射能。
物体之间发射率传递的影响
物体对于给定的入射辐射必然存在着吸收、反射，当达到热平衡后，其吸收的辐射能必然转化为向外发射的辐射能。
通常用来描述一种物体相对于理论上该物体所能发射红外能量的能力。辐射率是一种非常有效的因素，它依赖于物质的属性，对象表面的特征以及温度。用热像仪来测量温度时，辐射率起决定性的作用。以上是常见的影响红外发射率大小的因素，当然还有其他的一切因素，如：波长、距离、环境等等。探测设备具有良好的抗干扰性能，适合应用在各个大小场合。
进行系统设计时要综合考虑上述5个因素的影响，减小试验的误差。主要要求参与实验人员的皮肤不使用护肤品,确定实验人员不存在发烧情况,造成可能对发射率的影响等.
3.2 实验设计原理
我们知道, 发射率为一个微小波长间隔内，真实物体的辐射能量与同温下的黑体的辐射能量之比,它有被称作比辐射率,如果是对所有波长而言,应该称作全发射率,通常也简称为发射率.
基尔霍夫定律指出不透明体的发射率和反射率一定是一个整体,这是光学理论一个很重要的定律.通过它,我们可以知道,对不透明体而言,发射率=1-反射率。应用基尔霍夫和亥姆霍兹关系,将它们之间的关系表示如下：
其中ε代表发射率,ρ代表反射率,元素的下标是表面区域,上标指的是方向.所以 是在母线a的o方向上所对应的立体角.即等式(2)左边是在a面元素发生辐射的入射,从立体角 的o方向,这反映了在n方向的立体角 .等式右边是半球反射入射的元素,,对于散射, 就像人的皮肤,反射率是独立于入射角的,发射辐射是均匀分布的.入射辐射部分从一个散射反射每单元立体角在θ角度到普通的 其中ρ是散射反射.