Výskum porovnávacej metódy samokalibračnej chyby pre infračervené teplomery
Princípy merania žiarenia čierneho telesa a infračervenej teploty
Všetky objekty s teplotou nad absolútnou nulou neustále vyžarujú energiu infračerveného žiarenia do okolitého priestoru. Veľkosť a distribúcia vlnovej dĺžky energie infračerveného žiarenia objektu úzko súvisí s jeho povrchovou teplotou. Preto meraním infračervenej energie vyžarovanej samotným objektom ju optický systém teplomera premení na elektrický signál na detektore a cez zobrazovaciu časť infračerveného teplomera zobrazuje povrchovú teplotu meraného objektu, čo umožňuje presné meranie jeho povrchová teplota, Toto je objektívny základ pre meranie teploty infračerveného žiarenia.
Vlastnosti infračerveného teplomera: bezkontaktné meranie, široký rozsah merania teploty, rýchla odozva a vysoká citlivosť. Vplyvom emisivity meraného objektu je však takmer nemožné zmerať skutočnú teplotu meraného objektu a meria sa povrchová teplota.
Štandardnou kalibračnou metódou pre infračervené teplomery je použitie kalibrácie pece s čiernym telesom. Čierne telo označuje objekt s mierou absorpcie rovnajúcou sa 1 pre všetky vlnové dĺžky dopadajúceho žiarenia za akýchkoľvek okolností. Čierne teleso je idealizovaný objektový model, preto zavádza koeficient žiarenia, ktorý sa mení v závislosti od vlastností materiálu a stavu povrchu, konkrétne emisivity. Jeho definícia je pomer výkonu žiarenia skutočného objektu k výkonu čierneho telesa pri rovnakej teplote. Vyžarovanie a absorpcia infračerveného žiarenia objektu je v súlade s Kirchhoffovým zákonom. Keď sa lúč žiarenia premieta na povrch akéhokoľvek predmetu, podľa princípu zachovania energie sa súčet absorpcie, odrazivosti a priepustnosti dopadajúceho žiarenia predmetu musí rovnať 1. Vo všeobecnosti je emisivita nie je ľahké merať a zvyčajne sa dá určiť meraním miery absorpcie. Preto sa zdroje žiarenia čierneho telesa používajú ako štandardy žiarenia na overenie intenzity žiarenia rôznych zdrojov infračerveného žiarenia.
Infračervený teplomer pozostáva z optického systému, fotodetektora, zosilňovača signálu, spracovania signálu, výstupu na displej a ďalších komponentov. Línie žiarenia testovaného objektu a zdroja odrazu sú demodulované modulátorom a privedené do infračerveného detektora. Rozdiel medzi oboma signálmi je zosilnený spätným zosilňovačom a teplota spätnoväzbového zdroja je riadená tak, aby spektrálne vyžarovanie spätnoväzbového zdroja bolo rovnaké ako spektrálne vyžarovanie objektu. Displej zobrazuje jas a teplotu meraného objektu. Teplota meraná infračerveným teplomerom je skôr teplota žiarenia objektu než skutočná teplota objektu. Keďže absolútne čierne teleso neexistuje, celkové tepelné žiarenie skutočného objektu je vždy menšie ako celkové absolútne žiarenie čierneho telesa pri rovnakej teplote. Teplota nameraná infračerveným teplomerom by teda mala byť určite menšia ako skutočná teplota objektu. Pri meraní teploty by mala byť emisivita infračerveného teplomera čo najviac nastavená (pri infračervených teplomeroch s nastaviteľnou emisivitou) na rovnakú hodnotu emisivity ako meraný materiál a nameraná hodnota by mala byť v súlade so skutočnou teplotou meraného objektu. koľko to len pôjde.
Úvod do metódy samokalibrácie infračerveného teplomera
Najdôležitejšími faktormi na zabezpečenie presnosti infračervených teplomerov sú emisivita, vzdialenosť od bodu, poloha bodu a zorné pole. Komunikáciou a konzultáciami s odborníkmi na infračervené meranie teploty a technickým personálom výrobcov zariadení a viacerými metódami opakovaného precvičovania bola vlastnoručne vyrobená súprava kalibračných zariadení na princípe pece na čierne teleso. Uskutočniteľnosť samokalibrácie a porovnania tejto metódy bola overená porovnaním. Dokončite porovnanie základných chýb, vplyvu zmien vzdialenosti merania a určenie rozsahu emisivity pri vlastnej kalibrácii na čas. Pred testovaním nastavte infračervený teplomer do optimálneho stavu a až potom ho použite na testovanie na mieste.
