Aplikačná analýza moderných infračervených teplomerov
Princíp merania teploty infračerveného teplomera spočíva v premene infračervenej sálavej energie vyžarovanej objektom na elektrický signál. Veľkosť energie infračerveného žiarenia zodpovedá teplote samotného objektu. Podľa veľkosti prevedeného elektrického signálu možno určiť teplotu objektu. Technológia infračerveného merania teploty bola vyvinutá na snímanie a meranie teploty povrchu s tepelnými zmenami, určenie obrazu jeho rozloženia teploty a rýchle zistenie skrytých teplotných rozdielov. Toto je infračervená termokamera. Infračervené termovízne kamery boli prvýkrát použité v armáde. V roku 2019 spoločnosť TI Corporation zo Spojených štátov vyvinula prvý infračervený skenovací prieskumný systém na svete. Neskôr sa infračervená termovízna technológia postupne používala v lietadlách, tankoch, vojnových lodiach a iných zbraniach v západných krajinách, ako tepelný zameriavací systém pre prieskumné ciele, výrazne zlepšuje schopnosť vyhľadávať a zasahovať ciele. Infračervená termovízna kamera vyrábaná švédskou spoločnosťou AGA je na poprednom mieste v civilnej technike.
Infračervený teplomer sa skladá z optického systému, fotoelektrického detektora, zosilňovača signálu, spracovania signálu, výstupu na displej a ďalších častí. Optický systém zhromažďuje cieľovú energiu infračerveného žiarenia vo svojom zornom poli a veľkosť zorného poľa je určená optickými časťami teplomera a jeho polohou. Infračervená energia je zameraná na fotodetektor a premenená na zodpovedajúci elektrický signál. Signál prechádza cez zosilňovač a obvod spracovania signálu a po korekcii podľa algoritmu vnútorného spracovania prístroja a emisivity cieľa sa prevedie na hodnotu teploty meraného cieľa.
V prírode všetky objekty s teplotou vyššou ako absolútna nula neustále vyžarujú energiu infračerveného žiarenia do okolitého priestoru. Veľkosť energie infračerveného žiarenia objektu a jeho rozloženie podľa vlnovej dĺžky úzko súvisia s jeho povrchovou teplotou. Preto meraním infračervenej energie vyžarovanej samotným objektom možno presne určiť jeho povrchovú teplotu, ktorá je objektívnym základom pre meranie teploty infračerveného žiarenia.
Čierne teleso je idealizovaný žiarič, ktorý absorbuje všetky vlnové dĺžky energie žiarenia, nemá odraz ani prenos energie a na svojom povrchu má emisivitu 1. Praktické predmety v prírode však takmer nie sú čierne telesá. Na objasnenie a získanie distribúcie infračerveného žiarenia je potrebné v teoretickom výskume zvoliť vhodný model. Toto je kvantovaný oscilátorový model žiarenia telesnej dutiny navrhnutý Planckom, teda odvodený zo zákona Planckovho žiarenia čierneho telesa, teda spektrálneho žiarenia čierneho telesa vyjadreného vlnovou dĺžkou, čo je východiskový bod všetkých teórií infračerveného žiarenia, takže je nazývaný zákon žiarenia čierneho telesa. Množstvo žiarenia všetkých skutočných objektov nezávisí len od vlnovej dĺžky žiarenia a teploty objektu, ale aj od typu materiálu, z ktorého sa objekt skladá, spôsobu prípravy, tepelného procesu, stavu povrchu a podmienok prostredia.
Infračervené meranie teploty využíva metódu bodovej analýzy, to znamená, že tepelné žiarenie lokálnej oblasti objektu je zamerané na jeden detektor a výkon žiarenia sa premieňa na teplotu prostredníctvom emisivity známeho objektu. . Kvôli rôznym detekovaným objektom, rozsahom merania a príležitostiam použitia je dizajn vzhľadu a vnútorná štruktúra infračervených teplomerov rozdielna, ale základná štruktúra je vo všeobecnosti podobná, najmä vrátane optického systému, fotodetektora, zosilňovača signálu a spracovania signálu, výstupu displeja a iných časti. Infračervené žiarenie vyžarované žiaričom. Vstupom do optického systému je infračervené žiarenie modulátorom modulované na striedavé žiarenie a detektorom je prevedené na zodpovedajúci elektrický signál. Signál prechádza cez zosilňovač a obvod spracovania signálu a po korekcii podľa algoritmu v prístroji a emisivity cieľa sa prevedie na hodnotu teploty meraného cieľa.
