Princíp činnosti a aplikácia infračerveného teplomera
Základná teória infračerveného žiarenia
V roku 1672 sa zistilo, že slnečné svetlo (biele svetlo) sa skladá zo svetla rôznych farieb. Newton zároveň dospel k záveru, že monochromatické svetlo je v prírode jednoduchšie ako biele svetlo. Použite dichroický hranol na rozklad slnečného svetla (biele svetlo) na monochromatické svetlá červenej, oranžovej, žltej, zelenej, modrej, modrej, fialovej atď. V roku 1800 objavil britský fyzik FW Huxel infračervené lúče, keď študoval rôzne farebné svetlá z tepelné hľadisko. Keď študoval teplo rôznych farieb svetla, zámerne zablokoval jediné okno tmavej miestnosti tmavou platňou a otvoril pravouhlý otvor v platni a do otvoru bol nainštalovaný hranol na rozdeľovanie lúčov. Pri prechode slnečného svetla cez hranol sa rozkladá na farebné svetelné pásy a teplomerom sa meria teplo obsiahnuté v rôznych farbách vo svetelných pásoch. Na porovnanie s okolitou teplotou použil Huxel niekoľko teplomerov umiestnených v blízkosti farebného svetelného pásu ako porovnávacie teplomery na meranie okolitej teploty. Počas experimentu náhodou objavil zvláštny jav: teplomer umiestnený mimo červenkastého svetla mal vyššiu hodnotu ako ostatné teploty v miestnosti. Pokusom a omylom sa táto takzvaná vysokoteplotná zóna s najväčším množstvom tepla vždy nachádza mimo červeného svetla na okraji svetelného pásu Z. Oznámil teda, že okrem viditeľného svetla existuje aj „horúca čiara“. „neviditeľné pre ľudské oko v žiarení vyžarovanom slnkom. Táto neviditeľná „horúca čiara“ sa nachádza mimo červeného svetla a nazýva sa infračervené svetlo. Infračervené žiarenie je druh elektromagnetického vlnenia, ktoré má rovnakú podstatu ako rádiové vlny a viditeľné svetlo. Objav infračerveného žiarenia je skokom v ľudskom chápaní prírody a otvoril novú širokú cestu pre výskum, využitie a vývoj infračervenej technológie.
Vlnová dĺžka infračervených lúčov je medzi 0,76 a 100 μm. Podľa rozsahu vlnových dĺžok ho možno rozdeliť do štyroch kategórií: blízke infračervené, stredné infračervené, vzdialené infračervené a extrémne vzdialené infračervené. Jeho poloha v spojitom spektre elektromagnetických vĺn je oblasť medzi rádiovými vlnami a viditeľným svetlom. . Infračervené žiarenie je jedným z najrozsiahlejších elektromagnetických žiarení v prírode. Je založená na skutočnosti, že akýkoľvek objekt bude v bežnom prostredí produkovať svoje vlastné molekulárne a atómové nepravidelné pohyby a nepretržite vyžaruje tepelnú infračervenú energiu, molekuly a atómy. Čím je pohyb intenzívnejší, tým je vyžarovaná energia väčšia a naopak, tým je vyžarovaná energia menšia.
Objekty s teplotou nad nulou budú vyžarovať infračervené lúče v dôsledku vlastného molekulárneho pohybu. Po prevedení výkonového signálu vyžarovaného objektom na elektrický signál infračerveným detektorom môže výstupný signál zobrazovacieho zariadenia úplne simulovať priestorové rozloženie povrchovej teploty snímaného objektu jeden po druhom. Po spracovaní elektronickým systémom sa prenesie na obrazovku a získa sa tepelný obraz zodpovedajúci rozloženiu tepla na povrchu predmetu. Pomocou tejto metódy je možné realizovať diaľkové zobrazovanie termosnímku a meranie teploty cieľa a analyzovať a posudzovať.
Princíp termokamery
Infračervená termokamera využíva infračervený detektor, šošovku objektívu s optickým zobrazovaním a opticko-mechanický skenovací systém (súčasná pokročilá technológia ohniskovej roviny vynecháva opticko-mechanický skenovací systém) na príjem distribúcie energie infračerveného žiarenia meraného cieľa a jeho odraz na fotocitlivý senzor. infračerveného detektora. Na prvku medzi optickou sústavou a infračerveným detektorom je opticko-mechanický snímací mechanizmus (termokamera ohniskovej roviny tento mechanizmus nemá) na snímanie infračerveného termosnímku meraného objektu a zaostrenie na jednotku resp. spektroskopický detektor. Energia infračerveného žiarenia je detektorom prevedená na elektrický signál a infračervený tepelný obraz sa po zosilnenom spracovaní, konverzii alebo štandardnom videosignále zobrazí na televíznej obrazovke alebo monitore. Tento druh tepelného obrazu zodpovedá poľu rozloženia tepla na povrchu objektu; ide v podstate o rozloženie tepelného obrazu infračerveného žiarenia každej časti meraného cieľového objektu. Pretože signál je v porovnaní s obrazom vo viditeľnom svetle veľmi slabý, chýbajú mu vrstvy a trojrozmernosť. Preto, aby bolo možné efektívnejšie posúdiť pole distribúcie infračerveného tepla meraného cieľa počas skutočnej prevádzky, niektoré pomocné opatrenia sa často používajú na zvýšenie praktických funkcií prístroja, ako je jas obrazu, kontrola kontrastu, skutočná štandardná korekcia, nepravda. podanie farieb a ďalšie technológie
Vývoj termovíznych kamier
V roku 1800 objavil britský fyzik FW Huxel infračervené žiarenie, ktoré otvorilo širokú cestu pre ľudskú aplikáciu infračervenej technológie. V prvej svetovej vojne Nemci použili trubice na zmenu infračerveného obrazu ako fotoelektrické konverzné zariadenia na vývoj zariadení na aktívne nočné videnie a infračervených komunikačných zariadení, ktoré položili základ pre rozvoj infračervenej technológie.
Po druhej svetovej vojne bola vyvinutá prvá generácia infračerveného zobrazovacieho zariadenia pre vojenskú oblasť spoločnosťou Texas Instruments Corporation v Spojených štátoch po takmer roku skúmania. Nazýva sa Infrared Finding System (FLIR), čo je použitie optického mechanického systému na skenovanie infračerveného žiarenia meraného cieľa. Fotónový detektor prijíma znaky dvojrozmerného infračerveného žiarenia a po fotoelektrickej konverzii a sérii prístrojového spracovania sa vytvorí video obrazový signál. Pôvodnou formou tohto systému je automatický záznamník distribúcie teploty, ktorý nie je v reálnom čase. Neskôr, s vývojom indium-antimonidových a germániom dopovaných ortuťových fotónových detektorov v 50. rokoch 20. storočia, sa začalo objavovať vysokorýchlostné skenovanie a zobrazovanie cieľových termogramov v reálnom čase. systém.
