Infrasarkanā termometra darbības princips un pielietojums
Infrasarkanā pamata teorija
1672. gadā tika atklāts, ka saules gaisma (baltā gaisma) sastāv no dažādu krāsu gaismas. Tajā pašā laikā Ņūtons izdarīja secinājumu, ka monohromatiskā gaisma pēc būtības ir vienkāršāka nekā balta gaisma. Izmantojiet dihromisko prizmu, lai sadalītu saules gaismu (balto gaismu) monohromatiskās gaismās sarkanā, oranžā, dzeltenā, zaļā, zilā, zilā, purpursarkanā utt. termiskais skatījums. Pētot dažādu krāsu gaismas siltumu, viņš apzināti ar tumšu plāksni aizsprostoja vienīgo tumšās telpas logu un plāksnē atvēra taisnstūrveida caurumu, un bedrē tika uzstādīta staru sadalītāja prizma. Kad saules gaisma iet caur prizmu, tā tiek sadalīta krāsainās gaismas joslās, un termometrs tiek izmantots, lai mērītu siltumu, ko gaismas joslās satur dažādās krāsās. Lai salīdzinātu ar apkārtējās vides temperatūru, Huxel izmantoja vairākus termometrus, kas novietoti blakus krāsainajai gaismas joslai, kā salīdzinošus termometrus apkārtējās temperatūras mērīšanai. Eksperimenta laikā viņš nejauši atklāja dīvainu parādību: termometram, kas novietots ārpus sarkanīgas gaismas, bija augstāka vērtība nekā citām temperatūrām telpā. Izmantojot izmēģinājumus un kļūdas, šī tā sauktā augstas temperatūras zona ar vislielāko karstumu vienmēr atrodas ārpus sarkanās gaismas gaismas joslas Z malā. Tāpēc viņš paziņoja, ka papildus redzamajai gaismai ir arī "karstā līnija". "Cilvēka acij neredzams saules izstarotajā starojumā. Šī neredzamā "karstā līnija" atrodas ārpus sarkanās gaismas un tiek saukta par infrasarkano gaismu. Infrasarkanais ir sava veida elektromagnētiskais vilnis, kura būtība ir tāda pati kā radioviļņiem un redzamajai gaismai. Infrasarkanā starojuma atklāšana ir lēciens cilvēka izpratnē par dabu, un tas ir pavēris jaunu plašu ceļu infrasarkano staru tehnoloģiju izpētei, izmantošanai un attīstībai.
Infrasarkano staru viļņa garums ir no 0,76 līdz 100 μm. Atbilstoši viļņu garuma diapazonam to var iedalīt četrās kategorijās: tuvs infrasarkanais, vidējais infrasarkanais, tāls infrasarkanais un galējais tālu infrasarkanais. Tā atrašanās vieta nepārtrauktajā elektromagnētisko viļņu spektrā ir laukums starp radioviļņiem un redzamo gaismu. . Infrasarkanais starojums ir viens no plašākajiem elektromagnētiskajiem stariem dabā. Tas ir balstīts uz faktu, ka jebkurš objekts radīs savas molekulārās un atomu neregulāras kustības parastā vidē un nepārtraukti izstaro termisko infrasarkano enerģiju, molekulas un atomus. Jo intensīvāka ir kustība, jo lielāka izstarotā enerģija, un otrādi, jo mazāka izstarotā enerģija.
Objekti, kuru temperatūra pārsniedz nulli, izstaros infrasarkanos starus savas molekulārās kustības dēļ. Pēc tam, kad objekta izstarotais jaudas signāls ir pārveidots par elektrisko signālu ar infrasarkano staru detektoru, attēlveidošanas ierīces izejas signāls var pilnībā simulēt skenētā objekta virsmas temperatūras telpisko sadalījumu pa vienam. Pēc apstrādes elektroniskajā sistēmā tas tiek pārraidīts uz displeja ekrānu un iegūts siltuma attēls, kas atbilst siltuma sadalījumam uz objekta virsmas. Izmantojot šo metodi, ir iespējams realizēt liela attāluma termiskā stāvokļa attēla attēlveidošanu un mērķa temperatūras mērījumus, kā arī analizēt un spriest.
Termokameras princips
Infrasarkanais termoattēls izmanto infrasarkano staru detektoru, optisko attēlveidošanas objektīvu un optiski mehānisko skenēšanas sistēmu (pašreizējā uzlabotā fokusa plaknes tehnoloģija izlaiž optiski mehānisko skenēšanas sistēmu), lai uztvertu izmērītā mērķa infrasarkanā starojuma enerģijas sadales modeli un atspoguļotu to uz gaismjutīgo sensoru. infrasarkano staru detektoru. Uz elementa, starp optisko sistēmu un infrasarkano detektoru, ir optiski mehānisks skenēšanas mehānisms (fokālās plaknes termovizoram šāda mehānisma nav), lai skenētu izmērītā objekta infrasarkano termisko attēlu un fokusētu uz ierīci vai spektroskopiskais detektors. Infrasarkanā starojuma enerģiju detektors pārvērš elektriskā signālā, un infrasarkanais termiskais attēls tiek parādīts televizora ekrānā vai monitorā pēc pastiprināšanas apstrādes, konvertēšanas vai standarta video signāla. Šāda veida termiskais attēls atbilst siltuma sadalījuma laukam uz objekta virsmas; tas būtībā ir katras izmērītā mērķa objekta daļas infrasarkanā starojuma termiskā attēla sadalījums. Tā kā signāls ir ļoti vājš, salīdzinot ar redzamās gaismas attēlu, tam trūkst slāņu un trīsdimensiju. Tāpēc, lai efektīvāk spriestu par izmērītā mērķa infrasarkanā siltuma sadales lauku faktiskās darbības laikā, bieži tiek izmantoti daži palīgpasākumi, lai palielinātu instrumenta praktiskās funkcijas, piemēram, attēla spilgtumu, kontrasta kontroli, reālu standarta korekciju, viltus. krāsu atveide un citas tehnoloģijas
Termofotokameru attīstība
1800. gadā britu fiziķis FW Huxel atklāja infrasarkano staru, kas pavēra plašu ceļu infrasarkanās tehnoloģijas pielietošanai cilvēkiem. Pirmajā pasaules karā vācieši izmantoja infrasarkano attēlu pārveidotāju lampas kā fotoelektriskās pārveidošanas ierīces, lai izstrādātu aktīvas nakts redzamības ierīces un infrasarkano sakaru iekārtas, kas lika pamatu infrasarkano staru tehnoloģiju attīstībai.
Pēc Otrā pasaules kara ASV Texas Instruments Corporation pēc gandrīz gadu ilgas izpētes izstrādāja pirmās paaudzes infrasarkano staru attēlveidošanas ierīci militārajam laukam. To sauc par infrasarkano staru atrašanas sistēmu (FLIR), kas izmanto optisko mehānisko sistēmu, lai skenētu izmērītā mērķa infrasarkano starojumu. Fotonu detektors uztver divdimensiju infrasarkanā starojuma pazīmes, un pēc fotoelektriskās pārveidošanas un virknes instrumentu apstrādes tiek izveidots video attēla signāls. Šīs sistēmas sākotnējā forma ir nereālā laika automātiskais temperatūras sadales reģistrators. Vēlāk, attīstoties indija antimonīda un ar germānija leģētiem dzīvsudraba fotonu detektoriem 1950. gados, sāka parādīties ātrgaitas skenēšana un mērķa termisko attēlu attēlošana reāllaikā. sistēma.
