Infrasarkano termometru tehnoloģijas mūsdienu pielietojumu analīze
Infrasarkanā termometra temperatūras mērīšanas princips ir pārveidot objekta izstaroto infrasarkano staru starojuma enerģiju elektriskā signālā. Infrasarkanās starojuma enerģijas lielums atbilst paša objekta temperatūrai. Pēc pārveidotā elektriskā signāla lieluma var noteikt objekta temperatūru. Infrasarkanā temperatūras mērīšanas tehnoloģija ir attīstījusies tiktāl, ka tā var skenēt un izmērīt virsmas temperatūru ar termiskām izmaiņām, noteikt tās temperatūras sadalījuma attēlu un ātri atklāt slēptās temperatūras atšķirības. Šī ir infrasarkanā siltuma attēlveidošanas kamera. Infrasarkanās termokameras pirmo reizi tika izmantotas militārajā jomā. Amerikāņu TI kompānija 1999. gadā izstrādāja pasaulē pirmo infrasarkano staru skenēšanas izlūkošanas sistēmu. Kopš tā laika infrasarkano staru termiskās attēlveidošanas tehnoloģija ir izmantota lidmašīnās, tankos, karakuģos un citos Rietumu valstu ieročos. , kā termiskā novērošanas sistēma izlūkošanas mērķiem, ievērojami uzlabo spēju meklēt un trāpīt mērķos. Zviedru kompānijas AGA ražotā infrasarkanā termoattēlveidošanas kamera ieņem vadošo pozīciju civilo tehnoloģiju jomā.
Infrasarkanais termometrs sastāv no optiskās sistēmas, fotoelektriskā detektora, signāla pastiprinātāja, signālu apstrādes, displeja izejas un citām daļām. Optiskā sistēma savā redzes laukā savāc mērķa infrasarkanā starojuma enerģiju. Redzes lauka lielumu nosaka termometra optiskās daļas un to pozīcijas. Infrasarkanā enerģija tiek fokusēta uz fotodetektoru un pārvērsta atbilstošā elektriskā signālā. Signāls iet caur pastiprinātāju un signālu apstrādes ķēdi un pēc korekcijas tiek pārveidots par izmērītā mērķa temperatūras vērtību saskaņā ar instrumenta iekšējo apstrādes algoritmu un mērķa emisijas spēju.
Dabā visi objekti, kuru temperatūra ir augstāka par absolūto nulli, pastāvīgi izstaro infrasarkanā starojuma enerģiju apkārtējā telpā. Objekta infrasarkanā starojuma enerģijas daudzums un tā sadalījums pēc viļņa garuma ir cieši saistīts ar tā virsmas temperatūru. Tāpēc, mērot infrasarkano enerģiju, ko izstaro pats objekts, var precīzi izmērīt tā virsmas temperatūru. Tas ir objektīvs pamats, uz kura balstās infrasarkanā starojuma temperatūras mērījumi.
Melns korpuss ir idealizēts radiators, kas absorbē visu viļņu garumu starojuma enerģiju bez enerģijas atstarošanas vai pārraides. Tā virsmas izstarojuma koeficients ir 1. Tomēr gandrīz visi faktiskie dabā esošie objekti nav melni ķermeņi. Lai noskaidrotu un iegūtu infrasarkanā starojuma sadalījuma noteikumus, teorētiskajā pētījumā jāizvēlas atbilstošs modelis. Šis ir Planka ierosinātais ķermeņa dobuma starojuma kvantētā oscilatora modelis. Tika iegūts Planka melnā ķermeņa starojuma likums, tas ir, melnā ķermeņa spektrālais spožums, kas izteikts viļņa garumā. Tas ir visu infrasarkanā starojuma teoriju sākumpunkts, tāpēc to sauc par melnā ķermeņa starojuma likumu. Visu faktisko objektu starojuma daudzums ir atkarīgs ne tikai no starojuma viļņa garuma un objekta temperatūras, bet arī no tādiem faktoriem kā materiāla veids, sagatavošanas metode, termiskais process, virsmas stāvoklis un objekta vides apstākļi.
Infrasarkanās temperatūras mērīšana izmanto punktu analīzi, tas ir, objekta lokālā apgabala termiskais starojums tiek fokusēts uz vienu detektoru, un starojuma jauda tiek pārveidota temperatūrā, izmantojot zināmā objekta emisijas spēju. Dažādu uztveramo objektu, mērījumu diapazonu un izmantošanas gadījumu dēļ infrasarkano termometru izskats un iekšējā struktūra atšķiras, taču pamata struktūras kopumā ir līdzīgas, ieskaitot optiskās sistēmas, fotodetektorus, signālu pastiprinātājus un signālu apstrādi, kā arī displeja izejas. sastāv no citām daļām. Infrasarkanais starojums, ko izstaro radiators. Ieejot optiskajā sistēmā, modulators modulē infrasarkano starojumu mainīgā starojumā un pēc tam detektors pārvērš atbilstošos elektriskos signālos. Signāls iziet caur pastiprinātāju un signālu apstrādes ķēdi un pēc korekcijas saskaņā ar instrumentā noteikto algoritmu un mērķa izstarojuma koeficientu tiek pārveidots par izmērītā mērķa temperatūras vērtību.
