Infrasarkanās termometrijas teorētiskie principi un infrasarkanās termometrijas pielietojumi
Ir daudz veidu, kā izmērīt temperatūru. Termometrus var iedalīt divās kategorijās: kontakta temperatūras mērīšanas instrumenti un bezkontakta temperatūras mērīšanas instrumenti. Kontaktu veidi ir pazīstami šķidruma termometri, termopāra termometri, pretestības termotermometri utt. Kā mēs visi zinām, temperatūra ir viens no svarīgākajiem parametriem apkures, gāzes apgādes, ventilācijas un gaisa kondicionēšanas sistēmās. Īpaši termiskās mērīšanas procesā temperatūras precizitāte bieži ir atslēga, lai noteiktu eksperimenta panākumus vai neveiksmes. Tāpēc augstas temperatūras mērinstruments ir būtisks inženierzinātnēs. Tāpēc šajā rakstā tiks iepazīstināti ar infrasarkano termometru principiem un pielietojumu starp temperatūras mērīšanas rīkiem.
Infrasarkanās temperatūras mērīšanas teorētiskais princips:
Dabā, kad objekta temperatūra ir augstāka par nulli, iekšējās termiskās kustības dēļ tas nepārtraukti izstaros elektromagnētiskos viļņus uz apkārtni, tostarp infrasarkanos starus ar viļņu garuma diapazonu 0,75µm–100µm. . Tā īpašība ir tāda, ka noteiktā temperatūrā un viļņa garumā objekta izstarotajai starojuma enerģijai ir liela vērtība. Šo materiālu sauc par melnu ķermeni, un tā atstarošanas koeficients ir iestatīts uz 1. Citu materiālu atstarošanas koeficients ir mazāks par 1, ko sauc par melnu ķermeni. Pelēks ķermenis, jo attiecības starp melnā ķermeņa spektrālā starojuma jaudu P (λT) un temperatūru T apmierina Planka likumu. Tas parāda, ka temperatūrā T melnā ķermeņa starojuma jauda uz laukuma vienību pie viļņa garuma λ ir P(λT).
Paaugstinoties temperatūrai, objekta starojuma enerģija kļūst spēcīgāka. Tas ir infrasarkanā starojuma teorijas sākumpunkts un vienas joslas infrasarkano termometru projektēšanas pamats.
Temperatūrai paaugstinoties, starojuma maksimums pāriet īsviļņu virzienā (pa kreisi) un apmierina Vīna nobīdes teorēmu. Viļņa garums pīķā ir apgriezti proporcionāls temperatūrai T, un punktētā līnija ir līnija, kas savieno virsotnes. Šī formula parāda, kāpēc augstas temperatūras termometri galvenokārt darbojas īsos viļņos, bet zemas temperatūras termometri galvenokārt strādā pie gariem viļņiem.
Izstarotās enerģijas izmaiņu ātrums ar temperatūru ir lielāks pie īsiem viļņu garumiem nekā pie gariem viļņu garumiem. Tas ir, termometriem, kas strādā ar īsu viļņu garumu, ir salīdzinoši augsta signāla un trokšņa attiecība (augsta jutība) un spēcīga prettraucējumu novēršana. Termometram jāmēģina strādāt pie maksimālā viļņa garuma. Tas ir īpaši svarīgi mazu zemas temperatūras mērķu gadījumā.
Infrasarkanais termometrs sastāv no optiskās sistēmas, fotoelektriskā detektora, signāla pastiprinātāja, signālu apstrādes, displeja izejas un citām daļām. Izmērītā objekta un atgriezeniskās saites avota starojumu modulē modulators un pēc tam ievada infrasarkanajā detektorā. Atšķirību starp diviem signāliem pastiprina apgrieztais pastiprinātājs un kontrolē atgriezeniskās saites avota temperatūru tā, lai atgriezeniskās saites avota spektrālais starojums būtu tāds pats kā objekta spektrālais starojums. Displejs parāda mērītā objekta spilgtuma temperatūru
