Μάθετε περισσότερα για το πώς λειτουργούν τα υπέρυθρα θερμόμετρα
Το υπέρυθρο θερμόμετρο αποτελείται από οπτικό σύστημα, φωτοανιχνευτή, 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 πάνω από το μηδέν εκπέμπουν συνεχώς ενέργεια υπέρυθρης ακτινοβολίας στον περιβάλλοντα χώρο. Η ποσότητα της ενέργειας υπέρυθρης ακτινοβολίας ενός αντικειμένου και η κατανομή του κατά 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 ιδανικό θερμαντικό σώμα που απορροφά ακτινοβολούμενη ενέργεια όλων των μηκών κύματος χωρίς ανάκλαση ή μετάδοση ενέργειας και η επιφανειακή του εκπομπή 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. Επομένως, για να καταστεί ο νόμος της ακτινοβολίας του μαύρου σώματος εφαρμόσιμος σε όλα τα πραγματικά αντικείμενα, πρέπει να εισαχθεί ένας αναλογικός συντελεστής που σχετίζεται με τις ιδιότητες του υλικού και την κατάσταση της επιφάνειας, δηλαδή την ικανότητα εκπομπής. Αυτός ο συντελεστής αντιπροσωπεύει πόσο κοντά είναι η θερμική ακτινοβολία ενός πραγματικού αντικειμένου στην ακτινοβολία του μαύρου σώματος και έχει τιμή μεταξύ μηδέν και τιμής μικρότερη από 1. Σύμφωνα με το νόμο ακτινοβολίας, εφόσον είναι γνωστή η ικανότητα εκπομπής του υλικού, τα χαρακτηριστικά της υπέρυθρης ακτινοβολίας οποιουδήποτε αντικειμένου μπορεί να είναι γνωστό. Οι κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν την εκπομπή είναι: ο τύπος του υλικού, η τραχύτητα της επιφάνειας, η φυσική και χημική δομή και το πάχος του υλικού.
Όταν χρησιμοποιείτε ένα θερμόμετρο υπέρυθρης ακτινοβολίας για τη μέτρηση της θερμοκρασίας ενός στόχου, πρέπει πρώτα να μετρηθεί η ποσότητα της υπέρυθρης ακτινοβολίας του στόχου εντός του εύρους ζώνης του και στη συνέχεια να υπολογιστεί η θερμοκρασία του μετρούμενου στόχου από το θερμόμετρο. Ένα μονοχρωματικό θερμόμετρο είναι ανάλογο με την ποσότητα ακτινοβολίας εντός της ζώνης. ένα θερμόμετρο δύο χρωμάτων είναι ανάλογο με την αναλογία της ποσότητας ακτινοβολίας στις δύο ζώνες.
