[온도] 온도 가변형 흑체로(1)
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오늘은 온도 분야 중 온도 가변형 흑체로 대하여 알아보도록 하겠습니다.
▶ 온도 가변형 흑체로란?
비접촉식 온도계를 교정하기 위해 필요한 장치이며 흑체와 같이 분광 복사 휘도를 방출하도록 공동을 제작하고, 그 공동의 내부 온도를 공간적으로 균일하고, 시간적으로 일정하게 유지할 수 있도록 제작된 전기로의 일종입니다.
▶ 온도 가변형 흑체로의 종류
온도 범위와 제조사에 따라 장비의 개구의 크기가 다르게 생겼으며 흑체의 유효 복사율 또한 장비의 스펙에 따라 조금씩 달라 참고하여 사용해야 합니다.
▶ 온도 가변형 흑체로의 용어 정의
1. 분광 복사 휘도 (spectral radiance) : 복사체가 단위 시간당, 단위 입체각 당, 복사 방향에 수직 한 단위 면적 당, 단위 파장 당 방출하는 복사 에너지를 말하며 단위는 W/(sr ㎡ m)입니다.
2. 흑체 (blackbody) : 입사하는 복사선을 완전히 흡수하는 이상적인 물체로, 가열되어 복사체로 작용할 때는 같은 온도의 어떤 물체보다도 더 센 분광 복사 휘도를 방출합니다.
3. 공동 (cavity) : 흑체와 가깝게 동작하도록 불투명한 재료로 내부가 비어 있게 만들어진 물체입니다. 내부 재료의 복사율이 높을수록, 비어 있는 내부의 표면적이 개구의 면적 보다 넓을수록 완전 흑체에 가까워집니다.
4. 복사율 (emissivity) : 이상적인 흑체 분광 복사 휘도에 대한 같은 열역학적 온도의 물체가 방출하는 분광 복사 휘도의 비를 복사율이라 정의합니다. 정의에 의하여 이상적인 흑체는 복사율이 1이지만 교정을 목적으로 이상적인 흑체에 가깝게 제작된 흑체는 1에 가까운 복사율을 갖습니다.
5. 유효 복사율 (effective emissivity) : 아무리 잘 만들어진 흑체로라도 공동 내부의 온도 분포의 불균일도를 피할 수는 없기 때문에 공동의 온도를 측정하거나 제어하기 위하여 설치된 온도계의 위치에 따라 측정되는 온도가 달라집니다. 설치된 온도계로 측정된 온도를 이 흑체의 대표 온도로 간주할 때 공동의 복사율을 말합니다. 경우에 따라서 유효 복사율은 1보다 클 수도 있습니다.
6. 휘도 온도 (radiance temperature) : 어떤 복사체가 한 파장에서 방출하는 분광 복사 휘도가 어떤 온도의 흑체와 같을 때 이 흑체의 온도에서 복사체의 파장을 휘도 온도라 정의합니다. 정확한 복사온도계의 복사율 설정을 1로 하고 측정한 온도를 말하며 흑체의 경우 열역학적 온도와 일치하나 일반 물체의 경우 휘도 온도는 열역학적 온도 보다 낮습니다.
7. 유효 파장 (effective wavelength) : 복사온도계로 분광 복사 휘도의 세기를 측정하여 온도를 측정할 수 있기 위해서는 어떤 범위의 파장 대역폭이 필요합니다. 복사 휘도를 검출하기 위하여 사용하는 파장 대역을 한 파장으로 표현할 때 그 파장을 말합니다. 측정 온도 범위에 따라 유효 파장은 달라집니다.
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