Αρχή Εργασίας και Ανάλυση Σφάλματος Υπέρυθρου Θερμομέτρου
Σύνθεση συστήματος υπέρυθρων θερμομέτρων
Η μέτρηση υπέρυθρης θερμοκρασίας υιοθετεί μια μέθοδο ανάλυσης σημείο προς σημείο, δηλαδή, η θερμική ακτινοβολία μιας τοπικής περιοχής του αντικειμένου εστιάζει σε έναν μόνο ανιχνευτή και η ισχύς ακτινοβολίας μετατρέπεται σε θερμοκρασία μέσω της εκπομπής του γνωστού αντικειμένου . Λόγω των διαφορετικών αντικειμένων που ανιχνεύονται, του εύρους μέτρησης και των περιπτώσεων χρήσης, ο σχεδιασμός εμφάνισης και η εσωτερική δομή των υπέρυθρων θερμομέτρων είναι διαφορετικές, αλλά η βασική δομή είναι γενικά παρόμοια, κυρίως όπως οπτικό σύστημα, φωτοανιχνευτής, ενισχυτής σήματος και επεξεργασία σήματος, έξοδος οθόνης Η υπέρυθρη Η ακτινοβολία που εκπέμπεται από το ψυγείο της βασικής δομής του εισέρχεται στο οπτικό σύστημα και η υπέρυθρη ακτινοβολία διαμορφώνεται σε εναλλασσόμενη ακτινοβολία από τον διαμορφωτή, η οποία μετατρέπεται σε αντίστοιχο ηλεκτρικό σήμα από τον ανιχνευτή. Το σήμα διέρχεται από τον ενισχυτή και το κύκλωμα επεξεργασίας σήματος και μετατρέπεται στην τιμή θερμοκρασίας του μετρούμενου στόχου αφού διορθωθεί σύμφωνα με τον αλγόριθμο στο όργανο και την ικανότητα εκπομπής στόχου.
Ανάλυση σφαλμάτων μέτρησης υπέρυθρης θερμοκρασίας
Δεδομένου ότι η μέτρηση της υπέρυθρης θερμοκρασίας είναι χωρίς επαφή, θα υπάρξουν διάφορα σφάλματα και υπάρχουν πολλοί παράγοντες που επηρεάζουν τα σφάλματα. Εκτός από τους παράγοντες του ίδιου του οργάνου, εκδηλώνεται κυρίως στις ακόλουθες πτυχές.
1. Ρυθμός ακτινοβολίας
Η εκπομπή είναι μια φυσική ποσότητα της ικανότητας ακτινοβολίας ενός αντικειμένου σε σχέση με ένα μαύρο σώμα. Δεν σχετίζεται μόνο με το σχήμα του υλικού του αντικειμένου, την τραχύτητα της επιφάνειας, την ανομοιομορφία κ.λπ., αλλά και με την κατεύθυνση της δοκιμής. Εάν το αντικείμενο είναι λεία επιφάνεια, η κατευθυντικότητά του είναι πιο ευαίσθητη. Η ικανότητα εκπομπής διαφορετικών ουσιών είναι διαφορετική και η ποσότητα ενέργειας ακτινοβολίας που λαμβάνεται από ένα υπέρυθρο θερμόμετρο από ένα αντικείμενο είναι ανάλογη με την εκπεμπτικότητά του.
(1) Ρύθμιση ικανότητας εκπομπής
Σύμφωνα με το θεώρημα του Kirchhoff [2]: η ημισφαιρική μονοχρωματική ικανότητα εκπομπής (ε) της επιφάνειας του αντικειμένου είναι ίση με την ημισφαιρική μονοχρωματική απορρόφησή της ( ), ε= . Υπό συνθήκες θερμικής ισορροπίας, η ισχύς ακτινοβολίας ενός αντικειμένου είναι ίση με την απορροφούμενη ισχύ του, δηλαδή το άθροισμα του ρυθμού απορρόφησης ( ), της ανακλαστικότητας (ρ) και της διαπερατότητας ( ) είναι 1, δηλαδή συν ρ συν {{ 3}} και το Σχήμα 3 εξηγεί τον παραπάνω νόμο. Για αδιαφανή (ή με συγκεκριμένο πάχος) ορατή μετάδοση αντικειμένου =0, μόνο ακτινοβολία και ανάκλαση (συν ρ=1), όταν η ικανότητα εκπομπής του αντικειμένου είναι μεγαλύτερη, η ανακλαστικότητα είναι μικρότερη, η επίδραση του φόντου και ανάκλαση Όσο μικρότερη είναι η τιμή, τόσο μεγαλύτερη θα είναι η ακρίβεια της δοκιμής. Αντίθετα, όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία περιβάλλοντος ή όσο μεγαλύτερη η ανακλαστικότητα, τόσο μεγαλύτερη είναι η επίδραση στη δοκιμή. Από αυτό φαίνεται ότι στην πραγματική διαδικασία ανίχνευσης, πρέπει να δώσουμε προσοχή στην εκπομπή που αντιστοιχεί σε διαφορετικά αντικείμενα και θερμόμετρα και να ρυθμίσουμε την εκπομπή όσο το δυνατόν ακριβέστερα για να μειώσουμε το σφάλμα της μετρούμενης θερμοκρασίας.
(2) Γωνία δοκιμής
Η ικανότητα εκπομπής σχετίζεται με την κατεύθυνση δοκιμής. Όσο μεγαλύτερη είναι η γωνία δοκιμής, τόσο μεγαλύτερο είναι το σφάλμα δοκιμής. Αυτό παραβλέπεται εύκολα όταν χρησιμοποιείτε υπέρυθρες για μέτρηση θερμοκρασίας. Σε γενικές γραμμές, η γωνία δοκιμής είναι καλύτερα εντός 30 μοιρών, γενικά όχι υψηλότερη από 45 μοίρες, εάν πρέπει να δοκιμαστεί σε θερμοκρασία μεγαλύτερη από 45 μοίρες, η ικανότητα εκπομπής μπορεί να μειωθεί κατάλληλα για διόρθωση. Εάν τα δεδομένα μέτρησης θερμοκρασίας δύο πανομοιότυπων αντικειμένων πρόκειται να κριθούν και να αναλυθούν, τότε η γωνία δοκιμής πρέπει να είναι η ίδια κατά τη διάρκεια της δοκιμής, ώστε να είναι πιο συγκρίσιμη.
