Máy đo nhiệt độ hồng ngoại thường được sử dụng để kiểm tra nhanh nhiệt độ của máy móc, động cơ, đường ống hay các chi tiết kim loại mà không cần tiếp xúc trực tiếp. Tuy nhiên, nếu từng đo inox, nhôm, đồng hoặc thép có bề mặt sáng bóng, bạn có thể nhận thấy kết quả đôi khi thấp hoặc cao hơn so với nhiệt độ thực tế. Vậy tại sao đo nhiệt độ kim loại bằng máy hồng ngoại lại dễ sai và làm thế nào để hạn chế sai số?

Máy đo nhiệt độ hồng ngoại hoạt động như thế nào?

Khác với nhiệt kế tiếp xúc, máy đo nhiệt độ hồng ngoại không cần chạm vào vật thể. Thiết bị thu nhận bức xạ hồng ngoại phát ra từ bề mặt vật thể rồi tính toán để đưa ra giá trị nhiệt độ. Chính vì đo thông qua bức xạ phát ra từ bề mặt nên đặc tính của bề mặt vật cần đo có ảnh hưởng rất lớn đến kết quả. Với những vật liệu có bề mặt sần, tối màu hoặc có độ phát xạ cao, máy thường dễ thu được tín hiệu nhiệt hơn. Ngược lại, kim loại sáng bóng lại là một trường hợp khó đo hơn.

Kim loại bóng phản xạ bức xạ từ môi trường

Đây là một trong những nguyên nhân phổ biến khiến kết quả đo nhiệt độ kim loại bị sai. Các bề mặt như inox, nhôm hoặc thép được đánh bóng có khả năng phản xạ bức xạ từ môi trường. Khi hướng máy đo vào bề mặt, cảm biến không chỉ nhận tín hiệu liên quan đến nhiệt độ của chính vật thể mà còn có thể bị ảnh hưởng bởi bức xạ phản xạ từ những vật xung quanh.

Ví dụ, một tấm inox đang ở nhiệt độ cao nhưng đặt gần nguồn nhiệt khác. Khi dùng máy hồng ngoại đo trực tiếp vào bề mặt sáng bóng, kết quả có thể bị ảnh hưởng bởi môi trường xung quanh. Vì vậy, bề mặt càng bóng và phản xạ mạnh thì càng cần cẩn thận khi đo bằng máy hồng ngoại.

Độ phát xạ ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả đo

Một yếu tố rất quan trọng khác là hệ số phát xạ (emissivity). Mỗi loại vật liệu và tình trạng bề mặt có khả năng phát ra bức xạ nhiệt khác nhau. Máy đo hồng ngoại cần sử dụng thông tin này để tính toán nhiệt độ.

Kim loại sáng bóng thường có độ phát xạ thấp. Nếu giá trị phát xạ được cài đặt trên máy không phù hợp với bề mặt cần đo, kết quả có thể bị sai đáng kể. Đặc biệt, không nên nghĩ rằng chỉ cần biết vật liệu là thép, nhôm hay inox là đủ. Cùng một loại kim loại nhưng bề mặt mới, bề mặt bị oxy hóa, sơn phủ hoặc đánh bóng có thể cho kết quả đo khác nhau.

Đây cũng là lý do các máy đo nhiệt độ hồng ngoại chuyên dụng thường cho phép người dùng điều chỉnh hệ số phát xạ để phù hợp với đối tượng đo.

Khoảng cách đo quá xa cũng khiến kết quả không chính xác

Không chỉ bề mặt, khoảng cách giữa máy và vật cần đo cũng có thể ảnh hưởng đến kết quả. Mỗi máy hồng ngoại đều có một tỷ lệ khoảng cách/vùng đo (D:S) nhất định. Khi đứng càng xa, vùng mà cảm biến thu nhận bức xạ càng lớn.

Chẳng hạn, bạn muốn kiểm tra nhiệt độ của một con ốc trên motor nhưng đứng quá xa. Vùng đo có thể bao phủ cả phần kim loại xung quanh con ốc. Nếu những khu vực này có nhiệt độ khác nhau, máy sẽ cho ra một giá trị mang tính trung bình của vùng đo thay vì chỉ phản ánh nhiệt độ của con ốc.

Do đó, khi đo các chi tiết nhỏ, cần đưa máy đến khoảng cách phù hợp theo thông số của thiết bị.

Góc đo cũng cần được chú ý

Khi đo một bề mặt kim loại bóng, thay đổi góc đo có thể làm thay đổi khả năng phản xạ bức xạ từ môi trường vào cảm biến. Nếu lần đầu bạn đo vuông góc với bề mặt nhưng lần sau lại đo nghiêng, kết quả có thể không giống nhau dù nhiệt độ của vật thể gần như không thay đổi. Vì vậy, khi cần theo dõi nhiệt độ của cùng một vị trí, nên cố gắng giữ khoảng cách và góc đo tương đối ổn định giữa các lần đo.

Làm thế nào để đo nhiệt độ kim loại bằng máy hồng ngoại chính xác hơn?

Không phải cứ đo kim loại là phải bỏ máy hồng ngoại. Thiết bị vẫn rất hữu ích trong việc kiểm tra nhanh nhiệt độ máy móc, động cơ, đường ống và các chi tiết trong quá trình vận hành.

Để hạn chế sai số, bạn có thể áp dụng một số cách sau.

Điều chỉnh hệ số phát xạ phù hợp

Nếu máy cho phép điều chỉnh emissivity, hãy thiết lập giá trị phù hợp với vật liệu và tình trạng bề mặt cần đo theo hướng dẫn của nhà sản xuất. Đây là bước đặc biệt quan trọng khi đo các loại kim loại có bề mặt sáng bóng.

Chọn vị trí đo phù hợp

Nếu có thể lựa chọn, nên đo tại vị trí có bề mặt ít bóng hoặc có đặc tính bề mặt ổn định hơn thay vì vị trí phản xạ mạnh. Trong một số công việc kỹ thuật, người dùng có thể tạo một điểm đo bằng vật liệu có độ phát xạ cao, chẳng hạn lớp phủ phù hợp với nhiệt độ cần đo, rồi tiến hành đo tại vị trí đó.

Đảm bảo vật cần đo nằm trong vùng đo

Không nên đứng quá xa rồi dùng máy hồng ngoại để đo một điểm rất nhỏ. Hãy kiểm tra tỷ lệ D:S của thiết bị và lựa chọn khoảng cách sao cho vùng cần đo nằm trọn trong vùng quan sát của máy.

Hạn chế ảnh hưởng của môi trường

Khi đo kim loại bóng, nên tránh để bề mặt cần đo phản xạ trực tiếp các nguồn nhiệt mạnh ở xung quanh. Đồng thời, nên thực hiện các lần đo ở điều kiện tương đối giống nhau nếu mục đích là so sánh nhiệt độ giữa các thời điểm.

Khi nào nên dùng nhiệt kế tiếp xúc thay vì máy hồng ngoại?

Nếu chỉ cần kiểm tra nhanh xem chi tiết nào đang nóng bất thường, máy hồng ngoại có ưu thế vì đo nhanh, không cần tiếp xúc và có thể kiểm tra nhiều vị trí. Tuy nhiên, nếu cần xác định nhiệt độ của một bề mặt kim loại sáng bóng với độ chính xác cao, việc đo hồng ngoại có thể phức tạp hơn do phải kiểm soát độ phát xạ và ảnh hưởng của phản xạ. Trong trường hợp này, nhiệt kế tiếp xúc có đầu dò có thể là lựa chọn phù hợp hơn, tùy yêu cầu công việc.

Kết luận

Đo nhiệt độ kim loại bằng máy hồng ngoại dễ sai không hẳn vì máy đo không chính xác, mà chủ yếu do đặc tính bề mặt kim loại khiến việc đo bức xạ nhiệt trở nên khó khăn hơn. Kim loại sáng bóng có độ phát xạ thấp và khả năng phản xạ bức xạ từ môi trường, trong khi khoảng cách, kích thước vùng đo và góc đo cũng có thể làm thay đổi kết quả.

Vì vậy, khi sử dụng máy hồng ngoại để đo kim loại, cần chú ý độ phát xạ, tình trạng bề mặt, khoảng cách và vị trí đo. Nếu yêu cầu độ chính xác cao và đối tượng có bề mặt quá bóng, nên cân nhắc phương pháp đo tiếp xúc thay vì chỉ dựa vào súng đo nhiệt độ hồng ngoại.