Principiul de funcționare, clasificarea și aplicarea modernă a termometrului cu infraroșu
Principiul de măsurare a temperaturii termometrului cu infraroșu este de a converti energia radiantă a razelor infraroșii emise de obiect (cum ar fi oțelul topit) într-un semnal electric. Mărimea energiei radiante în infraroșu corespunde temperaturii obiectului (cum ar fi oțelul topit). , temperatura unui obiect (cum ar fi oțelul topit) poate fi determinată. Tehnologia de măsurare a temperaturii în infraroșu a fost dezvoltată pentru a scana și măsura temperatura suprafeței cu schimbări termice, pentru a determina imaginea distribuției temperaturii și pentru a detecta rapid diferențele de temperatură ascunse. Aceasta este camera termică cu infraroșu. Camerele termice cu infraroșu au fost folosite pentru prima dată în armată. În 19 ani, TI Corporation din Statele Unite a dezvoltat primul sistem de recunoaștere cu scanare în infraroșu din lume. După aceea, tehnologia de imagistică termică în infraroșu a fost utilizată succesiv în avioane, tancuri, nave de război și alte arme în țările occidentale, ca sistem de ochire termică pentru ținte de recunoaștere, a îmbunătățit considerabil capacitatea de a căuta și a lovi ținte. Camera de termoviziune cu infraroșu produsă de compania suedeză AGA se află pe o poziție de lider în tehnologia civilă. Cu toate acestea, modul în care tehnologia de măsurare a temperaturii în infraroșu este utilizată pe scară largă este încă o problemă. Este un subiect de aplicație demn de cercetare.
Termometrul cu infraroșu este compus din sistem optic, detector fotoelectric, amplificator de semnal, procesare a semnalului, ieșire de afișare și alte părți. Sistemul optic adună energia radiației infraroșii țintă în câmpul său vizual, iar dimensiunea câmpului vizual este determinată de părțile optice ale termometrului și de poziția acestuia. Energia infraroșu este focalizată pe un fotodetector și convertită într-un semnal electric corespunzător. Semnalul trece prin amplificator și circuitul de procesare a semnalului și este convertit în valoarea temperaturii țintei măsurate după ce a fost corectat conform algoritmului de tratament intern al instrumentului și emisivitatea țintei.
În natură, toate obiectele cu o temperatură mai mare decât zero absolut emit în mod constant energie de radiație infraroșie în spațiul înconjurător. Mărimea energiei radiației infraroșii a unui obiect și distribuția acestuia în funcție de lungimea de undă - au o relație foarte strânsă cu temperatura de suprafață a acestuia. Prin urmare, prin măsurarea energiei infraroșii radiate de obiectul însuși, temperatura suprafeței acestuia poate fi determinată cu precizie, care este baza obiectivă pentru măsurarea temperaturii radiației infraroșii.
Un corp negru este un radiator idealizat, care absoarbe toate lungimile de undă ale energiei radiației, nu are reflexie și transmisie de energie și are o emisivitate de 1 pe suprafața sa. Cu toate acestea, obiectele practice din natură aproape că nu sunt corpuri negre. Qinghe a obținut legea de distribuție a radiației infraroșii și, în cercetarea teoretică, trebuie selectat un model adecvat, care este modelul oscilator cuantificat al radiației cavității corpului propus de Planck și, astfel, a derivat legea radiației corpului negru a lui Planck, adică Corpul negru exprimat prin lungimea de undă Radianța spectrală, care este punctul de plecare al tuturor teoriilor radiației infraroșii, se numește legea radiației corpului negru. Radiația tuturor obiectelor reale depinde nu numai de lungimea de undă a radiației și de temperatura obiectului, ci și de tipul de material, metoda de preparare și procesul termic al obiectului. Este legat de factori precum starea suprafeței și condițiile de mediu. Prin urmare, pentru a face legea radiației corpului negru aplicabilă tuturor obiectelor practice, trebuie introdus un coeficient proporțional legat de proprietățile materialelor și stările de suprafață, adică emisivitatea. Acest coeficient reprezintă cât de aproape este radiația termică a unui obiect real de radiația unui corp negru, iar valoarea acestuia este între zero și o valoare mai mică de 1. Conform legii radiației, atâta timp cât emisivitatea materialului este cunoscute, sunt cunoscute caracteristicile radiației infraroșii ale oricărui obiect. Principalii factori care afectează emisivitatea sunt: tipul materialului, rugozitatea suprafeței, structura fizică și chimică și grosimea materialului. Când utilizați un termometru cu radiații infraroșii pentru a măsura temperatura unei ținte, este mai întâi necesar să măsurați radiația infraroșie a țintei în intervalul său de bandă, iar apoi temperatura țintei măsurate este calculată de termometru. Pirometrele monocromatice sunt proporționale cu cantitatea de radiație dintr-o bandă; pirometrele cu două culori sunt proporționale cu raportul dintre cantitatea de radiație din cele două benzi.
Măsurarea temperaturii în infraroșu adoptă o metodă de analiză punct cu punct, adică radiația termică a unei zone locale a obiectului este concentrată pe un singur detector, iar puterea radiației este convertită în temperatură prin emisivitatea obiectului cunoscut. . Datorită diferitelor obiecte detectate, intervale de măsurare și ocazii de utilizare, designul aspectului și structura internă a termometrelor cu infraroșu sunt diferite, dar structura de bază este în general similară, incluzând în principal sistemul optic, fotodetectorul, amplificatorul de semnal și procesarea semnalului, ieșirea afișajului și altele. părți. Radiația infraroșie emisă de un radiator. Intrând în sistemul optic, radiația infraroșie este modulată în radiație alternativă de către modulator și transformată într-un semnal electric corespunzător de către detector. Semnalul trece prin amplificator și circuitul de procesare a semnalului și este convertit în valoarea temperaturii țintei măsurate după ce a fost corectat conform algoritmului din instrument și emisivității țintei.
