Zasada działania, klasyfikacja i współczesne zastosowanie termometru na podczerwień
Zasada pomiaru temperatury termometru na podczerwień polega na przekształceniu energii promieniowania promieni podczerwonych emitowanych przez obiekt (taki jak stopiona stal) na sygnał elektryczny. Wielkość energii promieniowania podczerwonego odpowiada temperaturze samego obiektu (takiego jak stopiona stal). , można określić temperaturę obiektu (takiego jak stopiona stal). Technologia pomiaru temperatury w podczerwieni została opracowana w celu skanowania i pomiaru temperatury powierzchni ze zmianami termicznymi, określania obrazu rozkładu temperatury i szybkiego wykrywania ukrytych różnic temperatur. To jest kamera termowizyjna na podczerwień. Kamery termowizyjne na podczerwień zostały po raz pierwszy użyte w wojsku. W ciągu 19 lat TI Corporation ze Stanów Zjednoczonych opracowała pierwszy na świecie system rozpoznania skanującego w podczerwieni. Następnie technologia termowizyjna w podczerwieni była sukcesywnie stosowana w samolotach, czołgach, okrętach wojennych i innej broni w krajach zachodnich, jako system termowizyjny dla celów rozpoznawczych, znacznie poprawiła zdolność wyszukiwania i trafiania w cele. Kamera termowizyjna na podczerwień produkcji szwedzkiej firmy AGA zajmuje wiodącą pozycję w technice cywilnej. Problemem pozostaje jednak to, jak sprawić, by technologia pomiaru temperatury w podczerwieni była szeroko stosowana. Jest to temat zastosowania warty zbadania.
Termometr na podczerwień składa się z układu optycznego, detektora fotoelektrycznego, wzmacniacza sygnału, przetwarzania sygnału, wyjścia wyświetlacza i innych części. Układ optyczny gromadzi docelową energię promieniowania podczerwonego w swoim polu widzenia, a rozmiar pola widzenia jest określany przez części optyczne termometru i jego położenie. Energia podczerwieni jest skupiana na fotodetektorze i przetwarzana na odpowiedni sygnał elektryczny. Sygnał przechodzi przez obwód wzmacniacza i przetwarzania sygnału i jest konwertowany na wartość temperatury mierzonego celu po skorygowaniu zgodnie z algorytmem wewnętrznej obróbki instrumentu i emisyjności celu.
W naturze wszystkie obiekty o temperaturze wyższej od zera bezwzględnego nieustannie emitują energię promieniowania podczerwonego do otaczającej przestrzeni. Wielkość energii promieniowania podczerwonego obiektu i jego rozkład w zależności od długości fali - mają bardzo ścisły związek z temperaturą jego powierzchni. Dlatego mierząc energię podczerwieni wypromieniowaną przez sam obiekt, można dokładnie określić temperaturę jego powierzchni, co jest obiektywną podstawą do pomiaru temperatury promieniowania podczerwonego.
Ciało doskonale czarne jest wyidealizowanym promiennikiem, który pochłania wszystkie długości fal energii promieniowania, nie odbija ani nie przepuszcza energii, a jego powierzchnia ma współczynnik emisyjności równy 1. Jednak przedmioty praktyczne w przyrodzie prawie nie są ciałami doskonale czarnymi. Qinghe uzyskał prawo rozkładu promieniowania podczerwonego i w badaniach teoretycznych należy wybrać odpowiedni model, jakim jest skwantowany oscylatorowy model promieniowania jamy ciała zaproponowany przez Plancka, i stąd wyprowadzić prawo promieniowania ciała doskonale czarnego Plancka, czyli ciało doskonale czarne wyrażone długością fali Promieniowanie widmowe, które jest punktem wyjścia dla wszystkich teorii promieniowania podczerwonego, nazywane jest prawem promieniowania ciała doskonale czarnego. Promieniowanie wszystkich rzeczywistych obiektów zależy nie tylko od długości fali promieniowania i temperatury obiektu, ale także od rodzaju materiału, metody przygotowania i procesu termicznego obiektu. Jest to związane z takimi czynnikami jak stan powierzchni i warunki środowiskowe. Dlatego, aby prawo promieniowania ciała doskonale czarnego miało zastosowanie do wszystkich przedmiotów praktycznych, należy wprowadzić proporcjonalny współczynnik związany z właściwościami materiału i stanami powierzchni, czyli emisyjnością. Współczynnik ten określa, jak blisko promieniowania cieplnego rzeczywistego obiektu znajduje się promieniowanie ciała doskonale czarnego, a jego wartość mieści się w przedziale od zera do wartości mniejszej niż 1. Zgodnie z prawem promieniowania, dopóki emisyjność materiału jest znana jest charakterystyka promieniowania podczerwonego dowolnego obiektu. Głównymi czynnikami wpływającymi na emisyjność są: rodzaj materiału, chropowatość powierzchni, struktura fizyczna i chemiczna oraz grubość materiału. Używając termometru na podczerwień do pomiaru temperatury celu, należy najpierw zmierzyć promieniowanie podczerwone celu w jego paśmie, a następnie temperatura mierzonego celu jest obliczana przez termometr. Pirometry monochromatyczne są proporcjonalne do ilości promieniowania w paśmie; Pirometry dwukolorowe są proporcjonalne do stosunku ilości promieniowania w dwóch pasmach.
Pomiar temperatury w podczerwieni przyjmuje metodę analizy punkt po punkcie, to znaczy promieniowanie cieplne lokalnego obszaru obiektu skupia się na pojedynczym detektorze, a moc promieniowania jest przekształcana w temperaturę poprzez emisyjność znanego obiektu . Ze względu na różne wykrywane obiekty, zakresy pomiarowe i okazje użytkowania, wygląd i struktura wewnętrzna termometrów na podczerwień są różne, ale podstawowa struktura jest ogólnie podobna, w tym głównie układ optyczny, fotodetektor, wzmacniacz sygnału i przetwarzanie sygnału, wyjście wyświetlacza i inne Części. Promieniowanie podczerwone emitowane przez promiennik. Wchodząc do układu optycznego, promieniowanie podczerwone jest modulowane przez modulator na promieniowanie zmienne i przetwarzane przez detektor na odpowiedni sygnał elektryczny. Sygnał przechodzi przez wzmacniacz i obwód przetwarzania sygnału, a po korekcie zgodnie z algorytmem w przyrządzie i emisyjnością celu jest przetwarzany na wartość temperatury mierzonego celu.
