Αρχή λειτουργίας, ταξινόμηση και σύγχρονη εφαρμογή του υπέρυθρου θερμομέτρου
Η αρχή μέτρησης της θερμοκρασίας του υπέρυθρου θερμομέτρου είναι να μετατρέπει την ενέργεια ακτινοβολίας των υπέρυθρων ακτίνων που εκπέμπονται από το αντικείμενο (όπως ο λιωμένος χάλυβας) σε ηλεκτρικό σήμα. Το μέγεθος της υπέρυθρης ενέργειας ακτινοβολίας αντιστοιχεί στη θερμοκρασία του ίδιου του αντικειμένου (όπως ο λιωμένος χάλυβας). , η θερμοκρασία ενός αντικειμένου (όπως λιωμένος χάλυβας) μπορεί να προσδιοριστεί. Η τεχνολογία υπέρυθρης μέτρησης θερμοκρασίας έχει αναπτυχθεί για τη σάρωση και τη μέτρηση της θερμοκρασίας της επιφάνειας με θερμικές αλλαγές, τον προσδιορισμό της εικόνας κατανομής θερμοκρασίας και τον γρήγορο εντοπισμό κρυφών διαφορών θερμοκρασίας. Αυτή είναι η υπέρυθρη θερμική απεικόνιση. Οι κάμερες υπέρυθρης θερμικής απεικόνισης χρησιμοποιήθηκαν για πρώτη φορά στον στρατό. Σε 19 χρόνια, η TI Corporation των Ηνωμένων Πολιτειών ανέπτυξε το πρώτο στον κόσμο σύστημα αναγνώρισης υπέρυθρης σάρωσης. Μετά από αυτό, η τεχνολογία υπέρυθρης θερμικής απεικόνισης χρησιμοποιήθηκε διαδοχικά σε αεροσκάφη, τανκς, πολεμικά πλοία και άλλα όπλα στις δυτικές χώρες, ως σύστημα θερμικής παρατήρησης για στόχους αναγνώρισης, βελτίωσε σημαντικά την ικανότητα αναζήτησης και χτυπήματος στόχων. Η υπέρυθρη κάμερα θερμικής απεικόνισης που παράγεται από τη σουηδική εταιρεία AGA κατέχει ηγετική θέση στην πολιτική τεχνολογία. Ωστόσο, ο τρόπος με τον οποίο θα χρησιμοποιηθεί ευρέως η τεχνολογία μέτρησης θερμοκρασίας υπερύθρων εξακολουθεί να αποτελεί πρόβλημα. Είναι ένα θέμα εφαρμογής που αξίζει έρευνας.
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, το οποίο απορροφά όλα τα μήκη κύματος της ενέργειας ακτινοβολίας, δεν έχει ανάκλαση και μετάδοση ενέργειας και έχει ικανότητα εκπομπής 1 στην επιφάνειά του. Ωστόσο, τα πρακτικά αντικείμενα στη φύση δεν είναι σχεδόν μαύρα σώματα. Ο Qinghe απέκτησε τον νόμο κατανομής της υπέρυθρης ακτινοβολίας και στη θεωρητική έρευνα, πρέπει να επιλεγεί ένα κατάλληλο μοντέλο, το οποίο είναι το μοντέλο κβαντισμένου ταλαντωτή της ακτινοβολίας της κοιλότητας του σώματος που προτείνεται από τον Planck, και έτσι προέκυψε ο νόμος της ακτινοβολίας μαύρου σώματος του Planck, δηλαδή η μαύρο σώμα που εκφράζεται με μήκος κύματος Η φασματική ακτινοβολία, η οποία είναι η αφετηρία όλων των θεωριών υπέρυθρης ακτινοβολίας, ονομάζεται νόμος της ακτινοβολίας μαύρου σώματος. Η ακτινοβολία όλων των πραγματικών αντικειμένων εξαρτάται όχι μόνο από το μήκος κύματος της ακτινοβολίας και τη θερμοκρασία του αντικειμένου, αλλά και από τον τύπο του υλικού, τη μέθοδο παρασκευής και τη θερμική διαδικασία του αντικειμένου. Σχετίζεται με παράγοντες όπως η κατάσταση της επιφάνειας και οι 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 αντιπροσωπεύει πόσο κοντά είναι η θερμική ακτινοβολία ενός πραγματικού αντικειμένου στην ακτινοβολία ενός μαύρου σώματος και η τιμή του είναι μεταξύ μηδέν και τιμής μικρότερη από 1. Σύμφωνα με το νόμο της ακτινοβολίας, εφόσον η εκπεμπόμενη ικανότητα του υλικού είναι γνωστά, τα χαρακτηριστικά 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. Τα μονοχρωματικά πυρόμετρα είναι ανάλογα με την ποσότητα της ακτινοβολίας μέσα σε μια ζώνη. Τα πυρόμετρα διπλού χρώματος είναι ανάλογα με την αναλογία της ποσότητας ακτινοβολίας στις δύο ζώνες.
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 ανιχνευόμενων αντικειμένων, εύρους μέτρησης και περιστάσεων 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 και άλλα εξαρτήματα. Υπέρυθρη ακτινοβολία που εκπέμπεται από καλοριφέρ. Μπαίνοντας στο οπτικό σύστημα, η υπέρυθρη ακτινοβολία διαμορφώνεται σε εναλλασσόμενη ακτινοβολία από τον διαμορφωτή και 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.
