Infrasarkanā termometra darbības princips, klasifikācija un mūsdienīgs pielietojums
Infrasarkanā termometra temperatūras mērīšanas princips ir pārveidot objekta (piemēram, kausēta tērauda) izstarotā infrasarkano staru starojuma enerģiju elektriskā signālā. Infrasarkanās starojuma enerģijas lielums atbilst paša objekta (piemēram, kausēta tērauda) temperatūrai. , var noteikt objekta (piemēram, kausēta tērauda) temperatūru. Ir izstrādāta infrasarkanās temperatūras mērīšanas tehnoloģija, lai skenētu un mērītu virsmas temperatūru ar termiskām izmaiņām, noteiktu tās temperatūras sadalījuma attēlu un ātri atklātu slēptās temperatūras atšķirības. Šis ir infrasarkanais termovizors. Infrasarkanās termokameras pirmo reizi tika izmantotas militārajā jomā. 19 gadu laikā ASV korporācija TI izstrādāja pasaulē pirmo infrasarkano staru skenēšanas izlūkošanas sistēmu. Pēc tam infrasarkano staru termiskās attēlveidošanas tehnoloģija tika secīgi izmantota lidmašīnās, tankos, karakuģos un citos ieročos Rietumu valstīs, kā termiskā novērošanas sistēma izlūkošanas mērķiem, tā ir ievērojami uzlabojusi spēju meklēt un trāpīt mērķos. Zviedru kompānijas AGA ražotā infrasarkanā termoattēlveidošanas kamera ieņem vadošo pozīciju civilo tehnoloģiju jomā. Tomēr joprojām ir problēma, kā plaši izmantot infrasarkanās temperatūras mērīšanas tehnoloģiju. Tā ir izpētes vērta lietojuma tēma.
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, un redzes lauka lielumu nosaka termometra optiskās daļas un tā novietojums. Infrasarkanā enerģija tiek fokusēta uz fotodetektoru un pārvērsta atbilstošā elektriskā signālā. Signāls iet caur pastiprinātāju un signāla apstrādes ķēdi un tiek pārveidots izmērītā mērķa temperatūras vērtībā pēc korekcijas saskaņā ar instrumenta iekšējās apstrādes algoritmu un mērķa emisijas spēju.
Dabā visi objekti, kuru temperatūra ir augstāka par absolūto nulli, pastāvīgi izstaro infrasarkanā starojuma enerģiju apkārtējai telpai. Objekta infrasarkanā starojuma enerģijas lielumam un tā sadalījumam pēc viļņa garuma ir ļoti cieša saistība ar tā virsmas temperatūru. Līdz ar to, mērot paša objekta izstaroto infrasarkano enerģiju, var precīzi noteikt tā virsmas temperatūru, kas ir objektīvs pamats infrasarkanā starojuma temperatūras mērīšanai.
Melns korpuss ir idealizēts radiators, kas absorbē visus starojuma enerģijas viļņu garumus, tam nav atstarošanas un enerģijas pārraides, un tā virsmas emisijas koeficients ir 1. Tomēr praktiskie objekti dabā gandrīz nav melni ķermeņi. Cjinhe ieguva infrasarkanā starojuma sadalījuma likumu, un teorētiskajos pētījumos ir jāizvēlas atbilstošs modelis, kas ir Planka piedāvātais ķermeņa dobuma starojuma kvantētā oscilatora modelis, un tādējādi tika iegūts Planka melnā ķermeņa starojuma likums, tas ir, melns ķermenis, kas izteikts ar viļņa garumu Spektrālo starojumu, kas ir visu infrasarkanā starojuma teoriju sākumpunkts, sauc par melnā ķermeņa starojuma likumu. Visu faktisko objektu starojums ir atkarīgs ne tikai no starojuma viļņa garuma un objekta temperatūras, bet arī no materiāla veida, sagatavošanas metodes un objekta termiskā procesa. Tas ir saistīts ar tādiem faktoriem kā virsmas stāvoklis un vides apstākļi. Tāpēc, lai melnā ķermeņa starojuma likums būtu piemērojams visiem praktiskiem objektiem, ir jāievieš proporcionāls koeficients, kas saistīts ar materiāla īpašībām un virsmas stāvokļiem, tas ir, izstarojuma koeficients. Šis koeficients parāda, cik tuvu faktiskā objekta termiskais starojums ir melna ķermeņa starojumam, un tā vērtība ir no nulles līdz vērtībai, kas ir mazāka par 1. Saskaņā ar starojuma likumu, ja vien materiāla izstarojuma koeficients ir ir zināmi jebkura objekta infrasarkanā starojuma raksturlielumi. Galvenie faktori, kas ietekmē emisiju, ir: materiāla veids, virsmas raupjums, fizikālā un ķīmiskā struktūra un materiāla biezums. Izmantojot infrasarkanā starojuma termometru mērķa temperatūras mērīšanai, vispirms ir jāizmēra mērķa infrasarkanais starojums tā joslas diapazonā, un pēc tam termometrs aprēķina izmērītā mērķa temperatūru. Monohromatiskie pirometri ir proporcionāli starojuma daudzumam diapazonā; divu krāsu pirometri ir proporcionāli starojuma daudzuma attiecībai abās joslās.
Infrasarkanās temperatūras mērīšanai tiek izmantota punktveida analīzes metode, tas ir, objekta lokālā apgabala termiskais starojums tiek fokusēts uz vienu detektoru, un starojuma jauda tiek pārveidota temperatūrā, izmantojot zināmā objekta izstarojuma spēju. . Atšķirīgo atklāto objektu, mērījumu diapazonu un lietošanas gadījumu dēļ infrasarkano termometru izskats un iekšējā struktūra ir atšķirīga, taču pamata struktūra kopumā ir līdzīga, galvenokārt ietverot optisko sistēmu, fotodetektoru, signāla pastiprinātāju un signālu apstrādi, displeja izvadi un citus. daļas. Infrasarkanais starojums, ko izstaro radiators. Ieejot optiskajā sistēmā, modulators modulē infrasarkano starojumu mainīgā starojumā un detektors pārvērš atbilstošā elektriskajā signālā. Signāls iet caur pastiprinātāju un signāla apstrādes ķēdi un tiek pārveidots par izmērītā mērķa temperatūras vērtību pēc tam, kad tas ir koriģēts saskaņā ar instrumentā noteikto algoritmu un mērķa emisijas spēju.
