Η αρχή λειτουργίας και τα χαρακτηριστικά του υπέρυθρου θερμομέτρου
Ακτινοβολία μαύρου σώματος και η αρχή της υπέρυθρης μέτρησης θερμοκρασίας
Όλα τα αντικείμενα με θερμοκρασίες πάνω από το απόλυτο μηδέν εκπέμπουν συνεχώς ενέργεια υπέρυθρης ακτινοβολίας στον περιβάλλοντα χώρο. Το μέγεθος και η κατανομή μήκους κύματος της ενέργειας υπέρυθρης ακτινοβολίας ενός αντικειμένου σχετίζονται στενά με τη θερμοκρασία της επιφάνειάς του. Επομένως, με τη μέτρηση της υπέρυθρης ενέργειας που εκπέμπεται από το ίδιο το αντικείμενο, η θερμοκρασία της επιφάνειάς του μπορεί να μετρηθεί με ακρίβεια, η οποία είναι η αντικειμενική βάση για τη μέτρηση της θερμοκρασίας της υπέρυθρης ακτινοβολίας.
Νόμος ακτινοβολίας μαύρου σώματος: Το μαύρο σώμα είναι ένα εξιδανικευμένο θερμαντικό σώμα που απορροφά ενέργεια ακτινοβολίας όλων των μηκών κύματος χωρίς καμία ανάκλαση ή μετάδοση ενέργειας. Η επιφανειακή του ικανότητα εκπομπής είναι 1 και ο συντελεστής ανάκλασης άλλων ουσιών είναι μικρότερος από 1, το οποίο ονομάζεται γκρίζο σώμα. Πρέπει να επισημανθεί ότι δεν υπάρχει πραγματικό μαύρο σώμα στη φύση, αλλά 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 κβαντισμένου ταλαντωτή της ακτινοβολίας της κοιλότητας του σώματος που προτείνεται από τον Planck, το οποίο εξάγει τον νόμο της ακτινοβολίας μαύρου σώματος Planck, δηλαδή τη φασματική ακτινοβολία του μαύρου σώματος εκφρασμένη σε μήκος κύματος. Αυτό είναι το σημείο εκκίνησης όλων των θεωριών υπέρυθρης ακτινοβολίας, εξ ου και ο νόμος της ακτινοβολίας μαύρου σώματος.
Χαρακτηριστικά του υπέρυθρου θερμομέτρου
Όλα τα αντικείμενα με θερμοκρασίες πάνω από το απόλυτο μηδέν εκπέμπουν συνεχώς ενέργεια υπέρυθρης ακτινοβολίας στον περιβάλλοντα χώρο. Η κατανομή της ενέργειας υπέρυθρης ακτινοβολίας ανά μήκος κύματος σχετίζεται στενά με τη θερμοκρασία της επιφάνειάς της. Επομένως, με τη μέτρηση της υπέρυθρης ενέργειας που εκπέμπεται από το ίδιο το αντικείμενο, η θερμοκρασία της επιφάνειάς του μπορεί να μετρηθεί με ακρίβεια. Τα υπέρυθρα θερμόμετρα μπορούν να λαμβάνουν ενέργεια αόρατης υπέρυθρης ακτινοβολίας που εκπέμπεται από διάφορα αντικείμενα. Η υπέρυθρη ακτινοβολία είναι ένα μέρος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, που βρίσκεται ανάμεσα στο ορατό φως και τα ραδιοκύματα. Όταν το όργανο μετρά τη θερμοκρασία, η ενέργεια υπέρυθρης ακτινοβολίας που εκπέμπεται από το μετρούμενο αντικείμενο μετατρέπεται σε ηλεκτρικά σήματα στον ανιχνευτή μέσω του οπτικού συστήματος του θερμομέτρου και η θερμοκρασία επιφάνειας του μετρούμενου αντικειμένου εμφανίζεται μέσω του τμήματος οθόνης του υπέρυθρου θερμομέτρου.
Χαρακτηριστικά του υπέρυθρου θερμομέτρου: μέτρηση χωρίς επαφή, μεγάλο εύρος μέτρησης θερμοκρασίας, γρήγορη ταχύτητα απόκρισης και υψηλή ευαισθησία. Ωστόσο, λόγω της επίδρασης της εκπομπής του μετρούμενου αντικειμένου, είναι σχεδόν αδύνατο να μετρηθεί η πραγματική θερμοκρασία του μετρούμενου αντικειμένου, που είναι η θερμοκρασία της επιφάνειας.
