Principii teoretice ale termometriei în infraroșu și aplicații ale termometriei în infraroșu
Există multe moduri de a măsura temperatura. Termometrele pot fi împărțite în două categorii: instrumente de măsurare a temperaturii de contact și instrumente de măsurare a temperaturii fără contact. Tipurile de contact includ termometrele pentru lichide cunoscute, termometrele cu termocuplu, termometrele cu rezistență etc. După cum știm cu toții, temperatura este unul dintre cei mai importanți parametri în sistemele de încălzire, alimentare cu gaz, ventilație și aer condiționat. În special în procesul de măsurare termică, acuratețea temperaturii este adesea cheia pentru a determina succesul sau eșecul experimentului. Prin urmare, un instrument de măsurare a temperaturii înalte este esențial în inginerie. Prin urmare, acest articol va introduce principiile și aplicațiile termometrelor cu infraroșu printre instrumentele de măsurare a temperaturii.
Principiul teoretic al măsurării temperaturii în infraroșu:
În natură, atunci când temperatura unui obiect este mai mare decât zero, datorită existenței unei mișcări termice interne, acesta va radia continuu unde electromagnetice în împrejurimi, inclusiv raze infraroșii cu un interval de lungimi de undă de 0.75µm~100µm . Caracteristica sa este că la o anumită temperatură și lungime de undă, energia radiantă emisă de un obiect are o valoare mare. Acest material se numește corp negru, iar coeficientul său de reflexie este setat la 1. Coeficientul de reflexie al altor materiale este mai mic decât 1, care se numește corp negru. Corp gri, deoarece relația dintre puterea radiației spectrale P (λT) a corpului negru și temperatura T îndeplinește legea lui Planck. Acesta arată că la temperatura T, puterea radiantă a corpului negru pe unitate de suprafață la lungimea de undă λ este P(λT).
Pe măsură ce temperatura crește, energia radiantă a obiectului devine mai puternică. Acesta este punctul de plecare al teoriei radiațiilor infraroșii și baza pentru proiectarea termometrelor cu infraroșu cu o singură bandă.
Pe măsură ce temperatura crește, vârful de radiație se deplasează în direcția undei scurte (spre stânga) și satisface teorema de deplasare a lui Wien. Lungimea de undă la vârf este invers proporțională cu temperatura T, iar linia punctată este linia care leagă vârfurile. Această formulă ne spune de ce termometrele de temperatură înaltă funcționează în mare parte la unde scurte, iar termometrele de temperatură joasă funcționează mai ales la unde lungi.
Rata de modificare a energiei radiate cu temperatura este mai mare la lungimi de undă scurte decât la lungimi de undă lungi. Adică, termometrele care lucrează la lungimi de undă scurte au un raport semnal-zgomot relativ ridicat (sensibilitate ridicată) și anti-interferență puternică. Termometrul ar trebui să încerce să funcționeze la lungimea de undă de vârf. Acest lucru este deosebit de important în cazul țintelor mici cu temperatură scăzută.
Termometrul cu infraroșu este format din sistem optic, detector fotoelectric, amplificator de semnal, procesare a semnalului, ieșire de afișare și alte părți. Radiația de la obiectul măsurat și sursa de feedback este modulată de modulator și apoi introdusă la detectorul infraroșu. Diferența dintre cele două semnale este amplificată de amplificatorul invers și controlează temperatura sursei de feedback astfel încât radiația spectrală a sursei de feedback să fie aceeași cu radiația spectrală a obiectului. Afișajul indică temperatura de luminozitate a obiectului măsurat
