Αρχή λειτουργίας και σύνθεση συστήματος του υπέρυθρου θερμομέτρου
Το υπέρυθρο θερμόμετρο αποτελείται από οπτικό σύστημα, φωτοηλεκτρικό ανιχνευτή, ενισχυτή σήματος, επεξεργασία σήματος, έξοδο οθόνης και άλλα μέρη. Το οπτικό σύστημα συγκεντρώνει την ενέργεια υπέρυθρης ακτινοβολίας στόχου στο οπτικό του πεδίο και το μέγεθος του οπτικού πεδίου καθορίζεται από τα οπτικά μέρη του θερμομέτρου και τη θέση του. Η υπέρυθρη ενέργεια εστιάζεται σε έναν 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 αφού διορθωθεί σύμφωνα με τον αλγόριθμο της εσωτερικής επεξεργασίας του οργάνου και την εκπομπή του στόχου.
Στη φύση, όλα τα αντικείμενα με θερμοκρασία μεγαλύτερη από το απόλυτο μηδέν εκπέμπουν συνεχώς ενέργεια υπέρυθρης ακτινοβολίας στον περιβάλλοντα χώρο. Το μέγεθος της ενέργειας υπέρυθρης ακτινοβολίας ενός αντικειμένου και η κατανομή του ανάλογα με το μήκος κύματος έχουν πολύ στενή σχέση με τη θερμοκρασία της επιφάνειάς του. Επομένως, μετρώντας την υπέρυθρη ενέργεια που εκπέμπεται από το ίδιο το αντικείμενο, μπορεί να προσδιοριστεί με ακρίβεια η θερμοκρασία της επιφάνειάς του, η οποία είναι η αντικειμενική βάση για τη μέτρηση της θερμοκρασίας της υπέρυθρης ακτινοβολίας.
Ένα μαύρο σώμα είναι ένα εξιδανικευμένο θερμαντικό σώμα που απορροφά την ενέργεια ακτινοβολίας όλων των μηκών κύματος, δεν έχει ανάκλαση ή μετάδοση ενέργειας και έχει ικανότητα εκπομπής 1 στην επιφάνειά του. Ωστόσο, τα πραγματικά αντικείμενα στη φύση δεν είναι σχεδόν μαύρα σώματα. Για να αποσαφηνιστεί και να ληφθεί ο νόμος 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, έτσι προέκυψε ο νόμος της ακτινοβολίας μαύρου σώματος του Planck, δηλαδή η φασματική ακτινοβολία του μαύρου σώματος που εκφράζεται από το μήκος κύματος, που είναι το σημείο εκκίνησης όλων των θεωριών υπέρυθρης ακτινοβολίας. που ονομάζεται νόμος της ακτινοβολίας του 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 τον τύπο του υλικού που αποτελεί το αντικείμενο, τη μέθοδο παρασκευής, τη θερμική διαδικασία, την κατάσταση της επιφάνειας και τις περιβαλλοντικές συνθήκες. Επομένως, για να καταστεί ο νόμος της ακτινοβολίας μαύρου σώματος εφαρμόσιμος σε όλα τα πρακτικά αντικείμενα, πρέπει να εισαχθεί ένας αναλογικός συντελεστής που σχετίζεται με τις ιδιότητες των υλικών και τις επιφανειακές καταστάσεις, δηλαδή την ικανότητα εκπομπής. Αυτός ο συντελεστής δείχνει πόσο κοντά είναι η θερμική ακτινοβολία του πραγματικού αντικειμένου στην ακτινοβολία του μαύρου σώματος και η τιμή του είναι μεταξύ μηδέν και τιμής μικρότερης του 1. Σύμφωνα με το νόμο της ακτινοβολίας, εφόσον είναι γνωστή η ικανότητα εκπομπής του υλικού, Τα χαρακτηριστικά της υπέρυθρης ακτινοβολίας οποιουδήποτε αντικειμένου είναι γνωστά. 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, είναι πρώτα απαραίτητο να μετρήσετε την υπέρυθρη ακτινοβολία του στόχου εντός του εύρους ζώνης του και, στη συνέχεια, η θερμοκρασία του μετρούμενου στόχου υπολογίζεται από το θερμόμετρο. Ένα μονοχρωματικό πυρόμετρο είναι ανάλογο με την ποσότητα της ακτινοβολίας μέσα σε μια ζώνη. ένα πυρόμετρο δύο χρωμάτων είναι ανάλογο με την αναλογία της ποσότητας ακτινοβολίας στις δύο ζώνες.
