Mūsdienu infrasarkano termometru lietojumu analīze
Infrasarkanā termometra temperatūras mērīšanas princips ir objekta izstarotās infrasarkanās starojuma enerģijas pārvēršana elektriskā signālā. Infrasarkanās starojuma enerģijas lielums atbilst paša objekta temperatūrai. Pēc pārveidotā elektriskā signāla lieluma var noteikt objekta 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. 2019. gadā Amerikas Savienoto Valstu korporācija TI izstrādāja pasaulē pirmo infrasarkano staru skenēšanas izlūkošanas sistēmu. Vēlāk infrasarkanās termiskās attēlveidošanas tehnoloģija tika secīgi izmantota lidmašīnās, tankos, karakuģos un citos ieročos Rietumvalstīs, kā siltuma novērošanas sistēmu izlūkošanas mērķiem, tas ievērojami uzlabo spēju meklēt un trāpīt mērķos. Zviedru kompānijas AGA ražotā infrasarkanā termokamera ir vadošā pozīcijā 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, 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 signālu apstrādes ķēdi, un pēc korekcijas tiek pārveidots par izmērītā mērķa temperatūras vērtību saskaņā ar instrumenta iekšējās apstrādes algoritmu un mērķa izstarojuma koeficientu.
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, izmērot 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 vai enerģijas pārraides, un tā virsmas emisijas koeficients ir 1. Tomēr praktiskie objekti dabā gandrīz nav melni ķermeņi. Lai noskaidrotu un iegūtu infrasarkanā starojuma sadalījumu, teorētiskajā pētījumā jāizvēlas atbilstošs modelis. Šis ir Planka ierosinātais ķermeņa dobuma starojuma kvantētā oscilatora modelis, tādējādi atvasināts Planka melnā ķermeņa starojuma likums, tas ir, melnā ķermeņa spektrālais starojums, kas izteikts ar viļņa garumu, kas ir visu infrasarkanā starojuma teoriju sākumpunkts, tāpēc tas ir 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 objekta materiāla veida, sagatavošanas metodes, termiskā procesa, virsmas stāvokļa un vides apstākļiem.
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 atšķiras, 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 esošo algoritmu un mērķa emisijas spēju.
