使用紅外線熱像儀直接掃描探針表面所得之溫度

在溫度穩定的環境下，同時啟動熱探針主機及紅外線熱像儀兩種儀器(圖 4-6)，如前所述，探針表面為達成抗氧化、防生鏽的目的，所以鍍上一層金屬鉻，

因此造成探針表面過於光亮而放射率太低，使得紅外線熱像儀無法接收到探針表 面溫度上升的情形(圖4-7)，為彌補此一缺點，我們在探針表面貼上如圖3-5所示的 一層薄薄的黑色膠帶，便可明顯看出因放熱而使溫度上升的情形(圖4-8)，而且所 顯示之溫度與實際管內熱敏電阻之位置幾乎沒有關係，即整支探針針管之升高溫 度值約略相等，圖4-9為將探針內記錄到的溫度資料(紅色線)和紅外線熱像儀掃描 到的資料(綠色線)做一比較，結果發現，紅外線熱像儀所偵測到的針管表面溫度 的反應起始點較針管內之溫度上升起始點僅約慢2秒，溫度最高處約慢62秒、低 約0.69 ℃。

圖 4-6：紅外線熱像儀掃描熱流探針熱敏電阻處。紅圈處為紅外線熱像儀，黃圈 內之黑色膠帶位置為探針管內有熱敏電阻之處。

紅外線熱像儀

熱敏電阻處

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圖 4-7：鍍鉻之探針表面過於光亮造成放射率低無法觀測到溫度上升的情形。

紅圈內為熱敏電阻所在的位置，無法分辨產生熱脈衝之前(上圖)及後(下 圖)之溫度分佈影像。

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圖 4-8：在探針表面貼上一層黑色膠帶後便可看出溫度上升的情形。

產生熱脈衝前(上圖)及後(下圖)的溫度分佈影像。

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圖 4-9：比對探針管內之溫度(紅色線)與紅外線熱像儀所反應之溫度(綠色線)的關 係。

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圖 4-10：探針溫度資料及熱像儀溫度資料選取迴歸的部分。

藍線及藍虛線是步驟(2)，黑線是步驟(3)，粉紅色線及粉紅色虛線是步 驟(5)，橘色線及橘色虛線是步驟(6)，深灰色線及深灰色虛線是步驟(7)，

桃紅色線及桃紅色虛線是步驟(8)。黑色虛線為探針最高溫處，粗紅色實 線為熱像儀溫度資料最高溫處(有真正上升的溫度 (T⁰))，兩者差距即探 針內部能量傳到探針表面的延遲時間(Delay)。

圖 4-11：根據當時空氣溫度的散熱情況求取T0。 Delay：62s

T0：2.4361℃

T0

T01 T03

T02

A

B T

ΔTB

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通常我們會直覺上認為T01(圖4-11)便是探針加熱後真正上升之溫度，其實尚

有兩個因素必須加以考慮：其一是當管外之溫度從A點急速上升至B點之過程中 已有部分熱量從針管表面散失至周圍介質(空氣)中，而且散失的速率應與針管表 面與背景溫度之差呈正比的關係，因此而造成溫度下降的速率與背景的關係可參 考T點之溫度下降速率，將A至B段逐小段降低之溫度ΔTn累加回去(即ΣΔTn)；其 二是因針管表面持續散失熱量所以量測到之溫度T⁰¹必略小於針管中心之溫度，其 差值可參考在較穩定時如在440秒處(圖4-11)之差值，將上述兩項溫度下降之因素 修正回去便可推估得較為準確之T⁰，即

T⁰ = T⁰¹+ΣΔTn+[ T⁰³-( T⁰²+ΔT^B ) ] / 2 (4-1)

再根據

0

S Q

=T 之公式，便可求得探針之熱容量S。

式中

S：熱容量( J/m℃ )。

Q：能量( J/m )，Q=2i Rt² ；i是探針放出熱脈衝的電流( A )；R是電阻 ( Ω/m )， 此處實驗的電阻為0.1938 Ω/m；t為放熱時間(秒)，此實驗的放熱時間 為15秒。

T0：探針上升的溫度( ℃ )。

48 1.3454 9.342 304.443 224.4472 81

5 pulses

T⁰(℃) i(A) Q(J/m) S(J/m℃) Delay(s) 2.2528 9.342 507.405 223.5485 94

紅外線掃描法 3 pulses

T⁰(℃) i(A) Q(J/m) S(J/m℃) Delay(s) 1.4306 9.342 304.443 212.8079 53

5 pulses

T⁰(℃) i(A) Q(J/m) S(J/m℃) Delay(s) 2.4361 9.342 507.405 208.2858 62