Aký je princíp fungovania infračerveného teplomera?
Princíp činnosti externého teplomeru
Pochopenie princípu fungovania, technických indikátorov, pracovných podmienok prostredia, prevádzky a údržby infračerveného teplomera mimo skupiny má pomôcť používateľom vybrať a správne používať infračervený teplomer.
Všetky objekty s teplotou vyššou ako absolútna nula neustále vyžarujú energiu infračerveného žiarenia do okolitého priestoru. Charakteristiky infračerveného žiarenia objektu – veľkosť energie žiarenia a jej distribúcia podľa vlnovej dĺžky – majú veľmi úzky vzťah 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.
Zákon o žiarení čierneho telesa:
Čierne teleso je idealizovaný žiarič, ktorý absorbuje všetky vlnové dĺžky žiarivej energie, nemá odraz ani prenos energie a na svojom povrchu má emisivitu 1. Je potrebné zdôrazniť, že v prírode neexistuje žiadne skutočné čierne teleso, ale na objasnenie a získanie distribučného zákona infračerveného žiarenia je potrebné v teoretickom výskume zvoliť vhodný model, ktorým je navrhnutý kvantovaný oscilátorový model žiarenia telesnej dutiny. Planckom, takže Planckov zákon žiarenia čierneho telesa, teda spektrálne ožiarenie čierneho telesa reprezentované vlnovou dĺžkou, je východiskovým bodom všetkých teórií infračerveného žiarenia, preto sa nazýva zákon žiarenia čierneho telesa.
Vplyv emisivity objektu na meranie teploty žiarenia:
Skutočné objekty, ktoré existujú v prírode, takmer nie sú čierne telesá. 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. Preto, aby bol zákon žiarenia čierneho telesa aplikovateľný na všetky praktické predmety, musí sa zaviesť proporcionálny koeficient súvisiaci s materiálovými vlastnosťami a stavmi povrchu, teda emisivita. Tento koeficient udáva, ako blízko je tepelné žiarenie skutočného objektu žiareniu čierneho telesa a jeho hodnota je medzi nulou a hodnotou menšou ako 1. Podľa zákona o žiarení, pokiaľ je známa emisivita materiálu, môžu byť známe charakteristiky infračerveného žiarenia akéhokoľvek objektu.
Hlavné faktory ovplyvňujúce emisivitu sú:
Typ materiálu, drsnosť povrchu, fyzikálna a chemická štruktúra a hrúbka materiálu atď.
Pri použití teplomera s infračerveným žiarením na meranie teploty cieľa je najprv potrebné zmerať infračervené žiarenie cieľa v jeho pásme a potom teplomer vypočíta teplotu meraného cieľa. Monochromatické pyrometre sú úmerné množstvu žiarenia v pásme: dvojfarebné pyrometre sú úmerné pomeru množstva žiarenia v dvoch pásmach.
Infračervený systém:
Infračervený teplomer sa skladá z optického systému, fotoelektrického detektora, zosilňovača signálu, spracovania signálu, výstupu na displej a ďalších častí. Optický systém zhromažďuje energiu infračerveného žiarenia cieľa 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.
