Η αρχή της υπέρυθρης ανίχνευσης και του υπέρυθρου θερμόμετρου
Η ουσία της ανίχνευσης υπέρυθρης ακτινοβολίας (ανίχνευση υπέρυθρης ακτινοβολίας) στην τεχνολογία μη καταστροφικών δοκιμών είναι η χρήση των χαρακτηριστικών της υπέρυθρης ακτινοβολίας από αντικείμενα για καταγραφή θερμοκρασίας υπέρυθρης χωρίς επαφή.
Το υπέρυθρο είναι ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα με την ίδια ουσία με τα ραδιοκύματα και το ορατό φως, με μήκος κύματος μεταξύ 0.76 και 100 μ m. Μπορεί να χωριστεί σε τέσσερις κατηγορίες με βάση το εύρος μήκους κύματος: κοντινό υπέρυθρο, μεσαίο υπέρυθρο, μακρινό υπέρυθρο και εξαιρετικά μακρινό υπέρυθρο. Η θέση του στο συνεχές φάσμα των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων είναι στην περιοχή μεταξύ ραδιοκυμάτων και ορατού φωτός. Η υπέρυθρη ακτινοβολία είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη ακτινοβολία ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων που υπάρχει στη φύση. Βασίζεται στην ακανόνιστη κίνηση των μορίων και των ατόμων που παράγονται από οποιοδήποτε αντικείμενο σε ένα συμβατικό περιβάλλον, ακτινοβολώντας συνεχώς θερμική υπέρυθρη ενέργεια. Όσο πιο έντονη είναι η κίνηση των μορίων και των ατόμων, τόσο μεγαλύτερη είναι η ενέργεια της ακτινοβολίας και αντίστροφα, τόσο μικρότερη είναι η ενέργεια της ακτινοβολίας.
Όλα τα αντικείμενα με θερμοκρασίες πάνω από μηδέν βαθμούς (-273.15K βαθμοί ) θα εκπέμπουν συνεχώς υπέρυθρη ακτινοβολία στον περιβάλλοντα χώρο λόγω της μοριακής τους κίνησης. Το μέγεθος και η κατανομή της ενέργειας υπέρυθρης ακτινοβολίας ανά μήκος κύματος ενός αντικειμένου σχετίζονται στενά με τη θερμοκρασία της επιφάνειάς του. Χρησιμοποιώντας έναν ανιχνευτή υπέρυθρης ακτινοβολίας για τη μετατροπή του σήματος ισχύος που ακτινοβολείται από ένα αντικείμενο σε ηλεκτρικό σήμα (μετρώντας την υπέρυθρη ενέργεια που ακτινοβολείται από το ίδιο το αντικείμενο), η θερμοκρασία επιφάνειας του αντικειμένου μπορεί να μετρηθεί με ακρίβεια ή η χωρική κατανομή της θερμοκρασίας της επιφάνειας του σαρωμένου αντικειμένου μπορεί να προσομοιωθεί ένα προς ένα μέσω του σήματος εξόδου της συσκευής απεικόνισης. Μετά την επεξεργασία από το ηλεκτρονικό σύστημα, μεταδίδεται στην οθόνη ενδείξεων για να ληφθεί μια θερμική εικόνα που αντιστοιχεί στην κατανομή της επιφανειακής θερμοκρασίας του αντικειμένου. Με τη χρήση αυτής της μεθόδου, είναι δυνατό να επιτευχθεί απομακρυσμένη απεικόνιση θερμικής κατάστασης και μέτρηση της θερμοκρασίας των στόχων, καθώς και η ανάλυση και η κρίση τους, που είναι η βασική αρχή της ανίχνευσης υπέρυθρης ακτινοβολίας.
Ο νόμος της ακτινοβολίας του μαύρου σώματος του Planck: Ένα μαύρο σώμα είναι ένα εξιδανικευμένο θερμαντικό σώμα που απορροφά ενέργεια ακτινοβολίας όλων των μηκών κύματος, χωρίς καμία ανάκλαση ή μετάδοση ενέργειας. Η επιφανειακή του εκπομπή είναι 1. Αν και δεν υπάρχει πραγματικό μαύρο σώμα στη φύση, για να κατανοήσουμε και να αποκτήσουμε τον νόμο κατανομής της υπέρυθρης ακτινοβολίας, είναι απαραίτητο να επιλέξετε ένα κατάλληλο μοντέλο στη θεωρητική έρευνα. Αυτό είναι το μοντέλο κβαντικού ταλαντωτή της ακτινοβολίας της κοιλότητας του σώματος που προτείνεται από τον Planck, το οποίο εξάγει τον νόμο της ακτινοβολίας μαύρου σώματος Planck, που είναι η φασματική ακτινοβολία του μαύρου σώματος που αντιπροσωπεύεται από το μήκος κύματος. Αυτό είναι το σημείο εκκίνησης όλων των θεωριών υπέρυθρης ακτινοβολίας και επομένως συντομεύεται ως νόμος της ακτινοβολίας του μαύρου σώματος.
