Jaka jest zasada działania termometru do ciała na podczerwień?
Zasada pomiaru temperatury za pomocą termometru na podczerwień
Zasada pomiaru temperatury termometrem na podczerwień polega na przetwarzaniu energii promieniowania podczerwieni emitowanej przez mierzony obiekt na sygnały elektryczne. Ilość energii promieniowania podczerwonego jest powiązana z temperaturą samego obiektu, a temperaturę obiektu można określić przekształcając ją na sygnał elektryczny. Wszystkie obiekty powyżej zera absolutnego będą same emitować promieniowanie podczerwone. Zadaniem termometru na podczerwień jest zbieranie promieniowania podczerwonego emitowanego przez obiekt, a on w ogóle nie emituje żadnego szkodliwego promieniowania, a więc jest całkowicie nieszkodliwy dla organizmu człowieka. Niektórzy błędnie rozumieją, że termometr na podczerwień emituje promieniowanie do ludzkiego ciała w celu uzyskania odczytów, co jest błędnym przekonaniem.
Pomiar temperatury emisyjności termometrem na podczerwień
Ciało doskonale czarne jest wyidealizowanym promiennikiem, który pochłania energię promieniowania o wszystkich długościach fal bez odbicia lub transmisji energii. Jego emisyjność powierzchniowa wynosi 1. Jednak prawie wszystkie rzeczywiste obiekty występujące w przyrodzie nie są ciałami doskonale czarnymi. Aby zrozumieć i otrzymać prawo rozkładu promieniowania podczerwonego, należy w badaniach teoretycznych wybrać odpowiedni model, jakim jest zaproponowany przez Plancka kwantowany oscylatorowy model promieniowania jamy ciała. Prowadzi to do prawa promieniowania ciała doskonale czarnego Plancka, które określa jasność widmową ciał doskonale czarnych wyrażoną jako długość fali. Jest to punkt wyjścia wszystkich teorii promieniowania podczerwonego, stąd prawo promieniowania ciała doskonale czarnego. Ilość promieniowania wszystkich rzeczywistych obiektów zależy nie tylko od długości fali promieniowania i temperatury obiektu, ale także od czynników takich jak rodzaj materiału, metoda przygotowania, proces termiczny, stan powierzchni i warunki środowiskowe, które składają się na obiekt. Dlatego, aby prawo promieniowania ciała czarnego miało zastosowanie do wszystkich obiektów praktycznych, konieczne jest wprowadzenie współczynnika proporcjonalnego związanego z właściwościami materiału i stanami powierzchniowymi, czyli emisyjnością. Współczynnik ten reprezentuje bliskość promieniowania cieplnego rzeczywistego obiektu do promieniowania ciała doskonale czarnego, przy wartości od zera do wartości mniejszej niż 1. Zgodnie z prawem promieniowania, jeśli znana jest emisyjność materiału, promieniowanie podczerwone znana jest charakterystyka promieniowania dowolnego obiektu. Głównymi czynnikami wpływającymi na emisyjność są rodzaj materiału, chropowatość powierzchni, struktura fizykochemiczna i grubość materiału. Podczas pomiaru temperatury ciała ludzkiego emisyjność jest zwykle dostosowywana do 0,95, aby zapewnić najdokładniejszy pomiar temperatury.
Ludzki termometr na podczerwień
Termometr na podczerwień używany do pomiaru temperatury ciała człowieka nazywany jest termometrem na podczerwień ludzkiego ciała. Należy jednak wyjaśnić, że nie ma specjalistycznego termometru na podczerwień medycznego ani przemysłowego, ponieważ zasady produkcji termometrów na podczerwień są spójne. Istnieje jedynie rozróżnienie pomiędzy wysoce precyzyjnymi termometrami na podczerwień o wysokim współczynniku odległości i wysokowydajnymi termometrami na podczerwień oraz wysoce precyzyjnymi termometrami na podczerwień o niskim współczynniku odległości i niskiej wydajności. Dopóki emisyjność termometru na podczerwień jest ustawiona na 0,95 (emisyjność ludzkiej skóry jest zazwyczaj tą wartością i nawet jeśli jest różnica, wpływ wynosi tylko w granicach 0.3 stopni), spełnia wymagania pomiaru temperatury człowieka. (Na przykład samochody wszystkich marek mogą poruszać się z prędkością 40 km/h, podczas gdy samochody najwyższej klasy mogą osiągać prędkość 200 km/h, ale nie ma rozróżnienia między samochodami, które specjalnie poruszają się z prędkością 40 km/h, a samochodami, które specjalnie jeździć z prędkością 200 km/h, to tylko różnica między samochodami o wysokich i niskich osiągach.)
