Αρχή λειτουργίας και πλεονεκτήματα των υπέρυθρων θερμομέτρων
Η αρχή μέτρησης της θερμοκρασίας των υπέρυθρων θερμομέτρων είναι να μετατρέπουν την ενέργεια ακτινοβολίας των υπέρυθρων ακτίνων που εκπέμπονται από ένα αντικείμενο (όπως ο λιωμένος χάλυβας) σε ηλεκτρικά σήματα. Το μέγεθος της υπέρυθρης ενέργειας ακτινοβολίας αντιστοιχεί στην εγγενή θερμοκρασία του αντικειμένου (όπως ο λιωμένος χάλυβας). Η θερμοκρασία του αντικειμένου (όπως ο λιωμένος χάλυβας) μπορεί να προσδιοριστεί σύμφωνα με το μέγεθος του μετατρεπόμενου ηλεκτρικού σήματος.
Η τεχνολογία υπέρυθρης μέτρησης θερμοκρασίας έχει εξελιχθεί για να υποστηρίζει τη μέτρηση θερμοκρασίας σάρωσης σε θερμικά μεταβλητές επιφάνειες, να δημιουργεί εικόνες κατανομής θερμοκρασίας και να εντοπίζει γρήγορα κρυφές διαφορές θερμοκρασίας. Αυτή είναι η υπέρυθρη θερμική απεικόνιση. Οι υπέρυθρες θερμικές εικόνες εφαρμόστηκαν για πρώτη φορά στον στρατό. Η Texas Instruments (TI) των Ηνωμένων Πολιτειών ανέπτυξε το πρώτο στον κόσμο σύστημα αναγνώρισης υπέρυθρης σάρωσης. Αργότερα, οι δυτικές χώρες υιοθέτησαν διαδοχικά τεχνολογία υπέρυθρης θερμικής απεικόνισης σε αεροσκάφη, άρματα μάχης, πολεμικά πλοία και άλλο στρατιωτικό εξοπλισμό ως συστήματα θερμικής στόχευσης για αναγνώριση στόχων, η οποία βελτίωσε σημαντικά την ικανότητα αναζήτησης και εμπλοκής στόχων. Οι συσκευές υπέρυθρης θερμικής απεικόνισης που κατασκευάζονται από την εταιρεία AGA της Σουηδίας κατείχαν ηγετική θέση στις εφαρμογές του πολιτικού τομέα. Ωστόσο, το πώς να επιτευχθεί ευρεία εφαρμογή της υπέρυθρης τεχνολογίας μέτρησης θερμοκρασίας παραμένει ένα πρακτικό θέμα που αξίζει έρευνας.
Αρχή λειτουργίας των υπέρυθρων θερμομέτρων
Ένα υπέρυθρο θερμόμετρο αποτελείται από ένα οπτικό σύστημα, έναν φωτοηλεκτρικό ανιχνευτή, έναν ενισχυτή σήματος, μια μονάδα επεξεργασίας σήματος και μια μονάδα εξόδου οθόνης. Το οπτικό σύστημα συλλέγει ενέργεια υπέρυθρης ακτινοβολίας από στόχους εντός του οπτικού του πεδίου. Το μέγεθος του οπτικού πεδίου καθορίζεται από τα οπτικά στοιχεία και τη διάταξή τους μέσα στο θερμόμετρο. Η υπέρυθρη ενέργεια εστιάζεται στον φωτοηλεκτρικό ανιχνευτή και μετατρέπεται σε αντίστοιχο ηλεκτρικό σήμα. Αφού υποβληθεί σε επεξεργασία από ενισχυτές και κυκλώματα επεξεργασίας σήματος και διορθωθεί σύμφωνα με τον ενσωματωμένο αλγόριθμο και την ικανότητα εκπομπής στόχου του οργάνου, το σήμα μετατρέπεται στην τιμή θερμοκρασίας του μετρούμενου στόχου.
Στη φύση, όλα τα αντικείμενα με θερμοκρασία πάνω από το απόλυτο μηδέν εκπέμπουν συνεχώς υπέρυθρη ακτινοβολία στον περιβάλλοντα χώρο. Τόσο η συνολική υπέρυθρη ενέργεια ακτινοβολίας ενός αντικειμένου όσο και η κατανομή του φασματικού μήκους κύματος έχουν στενή συσχέτιση με τη θερμοκρασία της επιφάνειάς του. Επομένως, η ακριβής μέτρηση της θερμοκρασίας επιφάνειας μπορεί να πραγματοποιηθεί με τη μέτρηση της υπέρυθρης ενέργειας που εκπέμπεται από το ίδιο το αντικείμενο. Αυτό αποτελεί την αντικειμενική βάση για τη θερμομέτρηση υπέρυθρης ακτινοβολίας.
