Ανάλυση σύγχρονων εφαρμογών τεχνολογίας υπέρυθρων θερμομέτρων
Η αρχή μέτρησης της θερμοκρασίας του υπέρυθρου θερμόμετρου είναι να μετατρέπει την ενέργεια ακτινοβολίας των υπέρυθρων ακτίνων που εκπέμπονται από ένα 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 μέτρησης θερμοκρασίας υπέρυθρης ακτινοβολίας έχει αναπτυχθεί σε σημείο που μπορεί να σαρώσει και να μετρήσει τη θερμοκρασία μιας επιφάνειας με θερμικές αλλαγές, να προσδιορίσει την εικόνα κατανομής της θερμοκρασίας και να ανιχνεύσει γρήγορα κρυφές διαφορές θερμοκρασίας. Αυτή είναι μια κάμερα υπέρυθρης θερμικής απεικόνισης. Οι κάμερες υπέρυθρης θερμικής απεικόνισης χρησιμοποιήθηκαν για πρώτη φορά στον στρατό. Η αμερικανική εταιρεία TI ανέπτυξε το πρώτο στον κόσμο σύστημα αναγνώρισης σάρωσης υπερύθρων το 1999. Έκτοτε, η τεχνολογία υπέρυθρης θερμικής απεικόνισης χρησιμοποιείται σε αεροσκάφη, τανκς, πολεμικά πλοία και άλλα όπλα στις δυτικές χώρες. , ως σύστημα θερμικής παρατήρησης για αναγνωριστικούς στόχους, 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 μέσα στο οπτικό του πεδίο. Το μέγεθος του οπτικού πεδίου καθορίζεται από τα οπτικά μέρη του θερμομέτρου και τις θέσεις τους. Η υπέρυθρη ενέργεια εστιάζεται στον 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 μετά από διόρθωση σύμφωνα με τον αλγόριθμο εσωτερικής επεξεργασίας του οργάνου και την εκπομπή στόχου.
Στη φύση, όλα τα αντικείμενα με θερμοκρασία μεγαλύτερη από το απόλυτο μηδέν εκπέμπουν συνεχώς ενέργεια υπέρυθρης ακτινοβολίας στον περιβάλλοντα χώρο. Η ποσότητα της ενέργειας υπέρυθρης ακτινοβολίας ενός αντικειμένου και η κατανομή του ανάλογα με το μήκος κύματος σχετίζονται στενά με τη θερμοκρασία της επιφάνειάς του. Επομένως, μετρώντας την υπέρυθρη ενέργεια που εκπέμπεται από το ίδιο το αντικείμενο, η θερμοκρασία της επιφάνειάς του μπορεί να μετρηθεί με ακρίβεια. Αυτή είναι η αντικειμενική βάση στην οποία βασίζεται η μέτρηση της θερμοκρασίας υπέρυθρης ακτινοβολίας.
Ένα μαύρο σώμα είναι ένα εξιδανικευμένο θερμαντικό σώμα που απορροφά την ενέργεια ακτινοβολίας όλων των μηκών κύματος χωρίς ανάκλαση ή μετάδοση ενέργειας. Η επιφανειακή του ικανότητα εκπομπής είναι 1. Ωστόσο, σχεδόν όλα τα πραγματικά αντικείμενα που υπάρχουν στη φύση δεν είναι μαύρα σώματα. Προκειμένου να αποσαφηνιστούν και να ληφθούν οι κανόνες κατανομής 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. Προέκυψε ο νόμος του Planck για την ακτινοβολία του μαύρου σώματος, δηλαδή η φασματική ακτινοβολία του μαύρου σώματος που εκφράζεται σε μήκος κύματος. Αυτό είναι το σημείο εκκίνησης όλων των θεωριών υπέρυθρης ακτινοβολίας, γι' αυτό ονομάζεται νόμος της ακτινοβολίας 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 παράγοντες όπως ο τύπος του υλικού, η μέθοδος παρασκευής, η θερμική διαδικασία, η κατάσταση της επιφάνειας και οι περιβαλλοντικές συνθήκες του αντικειμένου.
Η μέτρηση υπέρυθρης θερμοκρασίας υιοθετεί ανάλυση σημείο προς σημείο, δηλαδή, η θερμική ακτινοβολία μιας τοπικής περιοχής του αντικειμένου εστιάζει σε έναν μόνο ανιχνευτή και η ισχύς της ακτινοβολίας μετατρέπεται σε θερμοκρασία μέσω της εκπομπής του γνωστού αντικειμένου. Λόγω διαφορετικών αντικειμένων προς ανίχνευση, εύρους μέτρησης και περιστάσεων χρήσης, ο σχεδιασμός εμφάνισης και η εσωτερική δομή των υπέρυθρων θερμομέτρων είναι διαφορετικές, αλλά οι βασικές δομές είναι γενικά παρόμοιες, συμπεριλαμβανομένων οπτικών συστημάτων, φωτοανιχνευτών, ενισχυτών σήματος και επεξεργασίας σήματος και εξόδων οθόνης. που αποτελείται από άλλα μέρη. Υπέρυθρη ακτινοβολία που εκπέμπεται από καλοριφέρ. Μπαίνοντας στο οπτικό σύστημα, η υπέρυθρη ακτινοβολία διαμορφώνεται σε εναλλασσόμενη ακτινοβολία από τον διαμορφωτή και στη συνέχεια μετατρέπεται σε αντίστοιχα ηλεκτρικά σήματα από τον ανιχνευτή. Το σήμα διέρχεται από τον ενισχυτή και το κύκλωμα επεξεργασίας σήματος και μετατρέπεται στην τιμή θερμοκρασίας του μετρούμενου στόχου μετά από διόρθωση σύμφωνα με τον αλγόριθμο στο όργανο και την ικανότητα εκπομπής στόχου.
