Πώς χρησιμοποιείται το υπέρυθρο θερμόμετρο στη θερμή έλαση;
1. Βασικές αρχές
Όλα τα αντικείμενα με θερμοκρασία μεγαλύτερη από **μηδέν εκπέμπουν συνεχώς ενέργεια υπέρυθρης ακτινοβολίας στον περιβάλλοντα χώρο. Χαρακτηριστικά υπέρυθρης ακτινοβολίας ενός αντικειμένου: Το μέγεθος της ενέργειας της ακτινοβολίας και η κατανομή της ανά 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.
Το υπέρυθρο θερμόμετρο, γνωστό και ως μέτρηση θερμοκρασίας υπέρυθρης ακτινοβολίας, είναι μια τεχνολογία που χρησιμοποιεί υπέρυθρη ακτινοβολία που εκπέμπεται από το ίδιο το αντικείμενο για να μετρήσει τη θερμοκρασία ενός αντικειμένου. Η υπέρυθρη ακτινοβολία ή οι υπέρυθρες ακτίνες είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με μήκος κύματος μεταξύ 0,76 μm και 1000 μm. Για ένα ιδανικό μαύρο σώμα, η συνολική ισχύς ακτινοβολίας όλων των μηκών κύματος που εκπέμπονται στον ημισφαιρικό χώρο ανά μονάδα επιφάνειας (αναφέρεται ως συνολική ακτινοβολία ή ένταση ακτινοβολίας) είναι 4 φορές η θερμοκρασία του αντικειμένου. Ανάλογα με την ισχύ του:
Mb(Τ)%7β%7β0%7δ%7δσT4(1)
Αυτός είναι ο νόμος Stefan-Boltzmann. Μεταξύ αυτών, η σ=5.6697×10-8W/m2K4 ονομάζεται σταθερά Stephen-Boltzmann.
Η εξίσωση (1) χρησιμοποιείται για πραγματικά αντικείμενα και πρέπει να πολλαπλασιαστεί με τον ρυθμό ακτινοβολίας:
Mgb(T)=εστΤ4
Μπορεί να φανεί ότι η αυθόρμητη ένταση ακτινοβολίας Mgb (T) οποιουδήποτε αντικειμένου σχετίζεται με τη θερμοκρασία του αντικειμένου και την ικανότητα εκπομπής του αντικειμένου. Η ικανότητα εκπομπής ε ενός αντικειμένου σχετίζεται άμεσα με τις ιδιότητες του υλικού του (σύνθεση, μέταλλο και μη μέταλλο, κρύσταλλο και άμορφο κ.λπ.), την κατάσταση της επιφάνειας (ομαλότητα και τραχύτητα επιφάνειας, βαθμό οξείδωσης, ρύπανση ή επικάλυψη επιφάνειας κ.λπ. .) και τη θερμοκρασία του αντικειμένου. Εφόσον η ικανότητα εκπομπής του αντικειμένου επιλέγεται σωστά, η πραγματική θερμοκρασία του μετρούμενου αντικειμένου μπορεί να ληφθεί με ακρίβεια.
Το υπέρυθρο θερμόμετρο αποτελείται από τρία μέρη: οπτικό σύστημα, μονάδα ανίχνευσης και επεξεργασία σήματος. Η κύρια λειτουργία του οπτικού συστήματος είναι να συλλέγει την ισχύ ακτινοβολίας του μετρούμενου στόχου και να τον εστιάζει στον υπέρυθρο ανιχνευτή. Η λειτουργία του ανιχνευτή υπερύθρων είναι να μετατρέπει τη λαμβανόμενη υπέρυθρη ακτινοβολία σε έξοδο ηλεκτρικού σήματος.
