Princíp činnosti a analýza chýb infračerveného teplomera
Zloženie systému infračerveného teplomera
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 na displej Infračervený žiarenie vyžarované žiaričom jeho základnej štruktúry vstupuje do optickej sústavy a infračervené žiarenie je modulátorom modulované na striedavé žiarenie, ktoré je detektorom premieňané 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.
Analýza chýb infračerveného merania teploty
Keďže infračervené meranie teploty je bezkontaktné, vyskytnú sa rôzne chyby a existuje veľa faktorov, ktoré ovplyvňujú chyby. Okrem faktorov samotného nástroja sa prejavuje najmä v nasledujúcich aspektoch.
1. Rýchlosť žiarenia
Emisivita je fyzikálna veličina radiačnej schopnosti objektu vo vzťahu k čiernemu telesu. Súvisí to nielen s tvarom materiálu objektu, drsnosťou povrchu, nerovnosťami atď., ale súvisí aj so smerom testu. Ak je objektom hladký povrch, jeho smerovanie je citlivejšie. Emisivita rôznych látok je rôzna a množstvo energie žiarenia prijatého infračerveným teplomerom z objektu je úmerné jeho emisivite.
(1) Nastavenie emisivity
Podľa Kirchhoffovej vety [2]: hemisférická monochromatická emisivita (ε) povrchu objektu sa rovná jeho pologuľovej monochromatickej absorpcii ( ), ε= . V podmienkach tepelnej rovnováhy sa výkon žiarenia objektu rovná jeho absorbovanému výkonu, to znamená, že súčet miery absorpcie ( ), odrazivosti (ρ) a priepustnosti ( ) je 1, čiže plus ρ plus {{ 3}} a obrázok 3 vysvetľuje vyššie uvedený zákon. Pre nepriehľadný (alebo s určitou hrúbkou) priepustnosť objektu je viditeľná =0, iba žiarenie a odraz (plus ρ=1), keď je emisivita objektu vyššia, odrazivosť je menšia, vplyv pozadia a odraz Čím menšia je hodnota, tým vyššia bude presnosť testu; naopak, čím vyššia je teplota pozadia alebo vyššia odrazivosť, tým väčší je dopad na test. Z toho vidno, že pri samotnom procese detekcie musíme dbať na emisivitu zodpovedajúcu rôznym objektom a teplomerom a emisivitu nastaviť čo najpresnejšie, aby sme znížili chybu nameranej teploty.
(2) Skúšobný uhol
Emisivita súvisí so smerom testu. Čím väčší je testovací uhol, tým väčšia je chyba testu. To sa dá ľahko prehliadnuť pri použití infračerveného žiarenia na meranie teploty. Všeobecne povedané, testovací uhol je najlepší do 30 stupňov, vo všeobecnosti nie vyšší ako 45 stupňov, ak sa má testovať pri teplote vyššej ako 45 stupňov, emisivitu je možné na korekciu primerane znížiť. Ak sa majú posudzovať a analyzovať údaje merania teploty dvoch rovnakých predmetov, potom musí byť skúšobný uhol počas skúšky rovnaký, aby bol porovnateľnejší.
