Σύνθεση και αρχή λειτουργίας του υπέρυθρου θερμομέτρου
Σύστημα υπέρυθρων: Το υπέρυθρο θερμόμετρο αποτελείται από ένα οπτικό σύστημα, οπτοηλεκτρονική, ενισχυτή σήματος, επεξεργασία σήματος, έξοδο οθόνης και άλλα εξαρτήματα. Το οπτικό σύστημα συγκεντρώνει την ενέργεια υπέρυθρης ακτινοβολίας του στόχου μέσα στο οπτικό του πεδίο και το μέγεθος του οπτικού πεδίου καθορίζεται από τα οπτικά στοιχεία και τις θέσεις τους στο θερμόμετρο. Η υπέρυθρη ενέργεια εστιάζεται στον φωτοηλεκτρισμό και μετατρέπεται σε αντίστοιχα ηλεκτρικά σήματα. Το σήμα μετατρέπεται στην τιμή θερμοκρασίας του δοκιμασμένου στόχου αφού ενισχυθεί και υποβληθεί σε επεξεργασία από το κύκλωμα επεξεργασίας σήματος και διορθώνεται σύμφωνα με τον αλγόριθμο της εσωτερικής επεξεργασίας του οργάνου και την ικανότητα εκπομπής στόχου. Η κατανόηση της αρχής λειτουργίας, των τεχνικών προδιαγραφών, των περιβαλλοντικών συνθηκών εργασίας, της λειτουργίας και συντήρησης των υπέρυθρων θερμομέτρων είναι το θεμέλιο για να επιλέξουν και να χρησιμοποιήσουν σωστά τα υπέρυθρα θερμόμετρα.
Επιπλέον, οι περιβαλλοντικές συνθήκες του στόχου και του θερμομέτρου, όπως η θερμοκρασία, η ατμόσφαιρα, η ρύπανση και οι παρεμβολές, θα πρέπει επίσης να ληφθούν υπόψη για την επίδρασή τους στους δείκτες απόδοσης και στις μεθόδους διόρθωσης. Οποιοδήποτε αντικείμενο με θερμοκρασία πάνω από το σχετικό μηδέν θα εκπέμπει υπέρυθρη ακτινοβολία. Το υπέρυθρο θερμόμετρο λαμβάνει και μετρά το μήκος κύματος του υπέρυθρου που εκπέμπεται από το αντικείμενο και μπορεί να λάβει την αντίστοιχη θερμοκρασία. Όλα τα αντικείμενα με θερμοκρασίες πάνω από το σχετικό 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: 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 ικανότητα εκπομπής είναι 1.
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. Η επίδραση της εκπομπής αντικειμένων στη μέτρηση της θερμοκρασίας της ακτινοβολίας: Σχεδόν όλα τα πραγματικά αντικείμενα που υπάρχουν στη φύση δεν είναι μαύρα σώματα. Η ποσότητα ακτινοβολίας όλων των πραγματικών αντικειμένων δεν εξαρτάται μόνο από το μήκος κύματος της ακτινοβολίας και τη θερμοκρασία του αντικειμένου, αλλά και από παράγοντες όπως ο τύπος του υλικού, η μέθοδος παρασκευής, η θερμική διαδικασία, η κατάσταση επιφάνειας και οι περιβαλλοντικές συνθήκες που συνθέτουν το αντικείμενο. Η υπέρυθρη ενέργεια εστιάζεται στον φωτοηλεκτρικό ανιχνευτή και μετατρέπεται σε αντίστοιχα ηλεκτρικά σήματα. Το σήμα μετατρέπεται στην τιμή θερμοκρασίας του δοκιμασμένου στόχου αφού βαθμονομηθεί από τον ενισχυτή και το κύκλωμα επεξεργασίας σήματος σύμφωνα με τον εσωτερικό αλγόριθμο του οργάνου και την ικανότητα εκπομπής στόχου.
Επομένως, για να ισχύει ο νόμος της ακτινοβολίας του μαύρου σώματος σε όλα τα πρακτικά αντικείμενα, είναι απαραίτητο να εισαχθεί ένας αναλογικός συντελεστής που σχετίζεται με τις ιδιότητες των υλικών και τις επιφανειακές καταστάσεις, δηλαδή την ικανότητα εκπομπής. Αυτός ο συντελεστής αντιπροσωπεύει την εγγύτητα μεταξύ της θερμικής ακτινοβολίας του πραγματικού αντικειμένου και της ακτινοβολίας του μαύρου σώματος, με τιμή μεταξύ μηδέν και τιμής μικρότερη από 1. Σύμφωνα με το νόμο της ακτινοβολίας, εφόσον είναι γνωστή η ικανότητα εκπομπής ενός υλικού, το υπέρυθρο είναι γνωστά τα χαρακτηριστικά ακτινοβολίας οποιουδήποτε αντικειμένου. Οι κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν την εκπομπή είναι ο τύπος του υλικού, η τραχύτητα της επιφάνειας, η φυσικοχημική δομή και το πάχος του υλικού. Κατά τη μέτρηση της θερμοκρασίας ενός στόχου χρησιμοποιώντας ένα θερμόμετρο υπέρυθρης ακτινοβολίας, το πρώτο βήμα είναι η μέτρηση της υπέρυθρης ακτινοβολίας του στόχου εντός του εύρους μήκους κύματος του στόχου και, στη συνέχεια, το θερμόμετρο υπολογίζει τη θερμοκρασία του μετρούμενου στόχου. Το μονοχρωματικό θερμόμετρο είναι ανάλογο με την ποσότητα ακτινοβολίας εντός της ζώνης. Η αναλογία του θερμομέτρου διπλού χρώματος προς την ακτινοβολία των δύο ζωνών είναι ανάλογη
