Ανάλυση σύγχρονων εφαρμογών υπέρυθρων θερμομέτρων
Η αρχή μέτρησης της θερμοκρασίας του υπέρυθρου θερμομέτρου είναι να μετατρέπει την υπέρυθρη ενέργεια ακτινοβολίας που εκπέμπεται από το αντικείμενο σε ηλεκτρικό σήμα. Το μέγεθος της υπέρυθρης ενέργειας ακτινοβολίας αντιστοιχεί στη θερμοκρασία του ίδιου του αντικειμένου. Σύμφωνα με το μέγεθος του μετατρεπόμενου ηλεκτρικού σήματος, μπορεί να προσδιοριστεί η θερμοκρασία του αντικειμένου. Η τεχνολογία υπέρυθρης μέτρησης θερμοκρασίας έχει αναπτυχθεί για τη σάρωση και τη μέτρηση της θερμοκρασίας της επιφάνειας με θερμικές αλλαγές, τον προσδιορισμό της εικόνας κατανομής θερμοκρασίας και τον γρήγορο εντοπισμό κρυφών διαφορών θερμοκρασίας. Αυτή είναι η υπέρυθρη θερμική απεικόνιση. Οι κάμερες υπέρυθρης θερμικής απεικόνισης χρησιμοποιήθηκαν για πρώτη φορά στον στρατό. Το 2019, η TI Corporation των Ηνωμένων Πολιτειών ανέπτυξε το πρώτο στον κόσμο σύστημα αναγνώρισης υπέρυθρης σάρωσης. Αργότερα, η τεχνολογία υπέρυθρης θερμικής απεικόνισης χρησιμοποιήθηκε διαδοχικά σε αεροσκάφη, τανκς, πολεμικά πλοία και άλλα όπλα στις δυτικές χώρες, ως σύστημα θερμικής παρατήρησης για στόχους αναγνώρισης, βελτιώνει σημαντικά την ικανότητα αναζήτησης και χτυπήματος στόχων. Η υπέρυθρη κάμερα θερμικής απεικόνισης που παράγεται από τη σουηδική εταιρεία AGA κατέχει ηγετική θέση στην πολιτική τεχνολογία.
Το υπέρυθρο θερμόμετρο αποτελείται από οπτικό σύστημα, φωτοηλεκτρικό ανιχνευτή, ενισχυτή σήματος, επεξεργασία σήματος, έξοδο οθόνης και άλλα μέρη. Το οπτικό σύστημα συγκεντρώνει την ενέργεια υπέρυθρης ακτινοβολίας στόχου στο οπτικό του πεδίο και το μέγεθος του οπτικού πεδίου καθορίζεται από τα οπτικά μέρη του θερμομέτρου και τη θέση του. Η υπέρυθρη ενέργεια εστιάζεται σε έναν φωτοανιχνευτή και μετατρέπεται σε αντίστοιχο ηλεκτρικό σήμα. Το σήμα διέρχεται από τον ενισχυτή και το κύκλωμα επεξεργασίας σήματος και μετατρέπεται στην τιμή θερμοκρασίας του μετρούμενου στόχου αφού διορθωθεί σύμφωνα με τον αλγόριθμο της εσωτερικής επεξεργασίας του οργάνου και την εκπομπή του στόχου.
Στη φύση, όλα τα αντικείμενα με θερμοκρασία μεγαλύτερη από το απόλυτο μηδέν εκπέμπουν συνεχώς ενέργεια υπέρυθρης ακτινοβολίας στον περιβάλλοντα χώρο. Το μέγεθος της ενέργειας υπέρυθρης ακτινοβολίας ενός αντικειμένου και η κατανομή του ανάλογα με το μήκος κύματος έχουν πολύ στενή σχέση με τη θερμοκρασία της επιφάνειάς του. Επομένως, με τη μέτρηση της υπέρυθρης ενέργειας που εκπέμπεται από το ίδιο το αντικείμενο, μπορεί να προσδιοριστεί με ακρίβεια η θερμοκρασία της επιφάνειάς του, η οποία είναι η αντικειμενική βάση για τη μέτρηση της θερμοκρασίας της υπέρυθρης ακτινοβολίας.
Ένα μαύρο σώμα είναι ένα εξιδανικευμένο θερμαντικό σώμα, το οποίο απορροφά όλα τα μήκη κύματος της ενέργειας ακτινοβολίας, δεν έχει ανάκλαση ή μετάδοση ενέργειας και έχει ικανότητα εκπομπής 1 στην επιφάνειά του. Ωστόσο, τα πρακτικά αντικείμενα στη φύση δεν είναι σχεδόν μαύρα σώματα. Για να αποσαφηνιστεί και να ληφθεί η κατανομή της υπέρυθρης ακτινοβολίας, πρέπει να επιλεγεί ένα κατάλληλο μοντέλο στη θεωρητική έρευνα. Αυτό είναι το μοντέλο κβαντισμένου ταλαντωτή της ακτινοβολίας της κοιλότητας του σώματος που προτείνεται από τον Planck, έτσι προέκυψε ο νόμος της ακτινοβολίας μαύρου σώματος του Planck, δηλαδή η φασματική ακτινοβολία του μαύρου σώματος που εκφράζεται από το μήκος κύματος, που είναι το σημείο εκκίνησης όλων των θεωριών υπέρυθρης ακτινοβολίας. που ονομάζεται νόμος της ακτινοβολίας του μαύρου σώματος. Η ποσότητα ακτινοβολίας όλων των πραγματικών αντικειμένων εξαρτάται όχι μόνο από το μήκος κύματος ακτινοβολίας και τη θερμοκρασία του αντικειμένου, αλλά και από τον τύπο του υλικού που αποτελεί το αντικείμενο, τη μέθοδο παρασκευής, τη θερμική διαδικασία, την κατάσταση της επιφάνειας και τις περιβαλλοντικές συνθήκες.
Η μέτρηση υπέρυθρης θερμοκρασίας υιοθετεί μια μέθοδο ανάλυσης σημείο προς σημείο, δηλαδή, η θερμική ακτινοβολία μιας τοπικής περιοχής του αντικειμένου εστιάζει σε έναν μόνο ανιχνευτή και η ισχύς ακτινοβολίας μετατρέπεται σε θερμοκρασία μέσω της εκπομπής του γνωστού αντικειμένου . Λόγω των διαφορετικών ανιχνευόμενων αντικειμένων, εύρους μέτρησης και περιστάσεων χρήσης, ο σχεδιασμός εμφάνισης και η εσωτερική δομή των υπέρυθρων θερμομέτρων είναι διαφορετικές, αλλά η βασική δομή είναι γενικά παρόμοια, κυρίως όπως οπτικό σύστημα, φωτοανιχνευτής, ενισχυτής σήματος και επεξεργασία σήματος, έξοδος οθόνης και άλλα εξαρτήματα. Υπέρυθρη ακτινοβολία που εκπέμπεται από καλοριφέρ. Μπαίνοντας στο οπτικό σύστημα, η υπέρυθρη ακτινοβολία διαμορφώνεται σε εναλλασσόμενη ακτινοβολία από τον διαμορφωτή και μετατρέπεται σε αντίστοιχο ηλεκτρικό σήμα από τον ανιχνευτή. Το σήμα διέρχεται από τον ενισχυτή και το κύκλωμα επεξεργασίας σήματος και μετατρέπεται στην τιμή θερμοκρασίας του μετρούμενου στόχου αφού διορθωθεί σύμφωνα με τον αλγόριθμο στο όργανο και την ικανότητα εκπομπής στόχου.
