Princíp činnosti, klasifikácia a moderná aplikácia infračerveného teplomera
Princíp merania teploty infračerveného teplomera spočíva v premene sálavej energie infračervených lúčov emitovaných objektom (ako je roztavená oceľ) na elektrický signál. Veľkosť energie infračerveného žiarenia zodpovedá teplote samotného predmetu (napríklad roztavenej ocele). možno určiť teplotu predmetu (ako je roztavená oceľ). 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. Za 19 rokov spoločnosť TI Corporation zo Spojených štátov vyvinula prvý infračervený skenovací prieskumný systém na svete. Potom sa infračervená termovízna technológia postupne používala v lietadlách, tankoch, vojnových lodiach a iných zbraniach v západných krajinách, ako tepelný pozorovací systém pre prieskumné ciele, výrazne zlepšila schopnosť vyhľadávať a zasahovať ciele. Infračervená termovízna kamera vyrábaná švédskou spoločnosťou AGA je na poprednom mieste v civilnej technike. Avšak, ako dosiahnuť, aby sa technológia infračerveného merania teploty široko používala, je stále problém. Je to aplikačná téma hodná výskumu.
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 - 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.
Čierne teleso je idealizovaný žiarič, ktorý pohlcuje všetky vlnové dĺžky energie žiarenia, nemá odraz a prenos energie a na svojom povrchu má emisivitu 1. Praktické predmety v prírode však takmer nie sú čierne telesá. Qinghe získal distribučný zákon infračerveného žiarenia a v teoretickom výskume je potrebné zvoliť vhodný model, ktorým je kvantovaný oscilátorový model žiarenia telesných dutín navrhnutý Planckom, a tak odvodiť zákon Planckovho žiarenia čierneho telesa, teda tzv. čierne teleso vyjadrené vlnovou dĺžkou Spektrálne žiarenie, ktoré je východiskovým bodom všetkých teórií infračerveného žiarenia, sa nazýva zákon žiarenia čierneho telesa. Žiarenie všetkých skutočných objektov závisí nielen od vlnovej dĺžky žiarenia a teploty objektu, ale aj od druhu materiálu, spôsobu prípravy a tepelného procesu objektu. Súvisí to s faktormi, ako je stav povrchu a podmienky 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 predstavuje, 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 emisivita materiálu známe, sú známe charakteristiky infračerveného žiarenia akéhokoľvek objektu. Hlavnými faktormi ovplyvňujúcimi emisivitu sú: typ materiálu, drsnosť povrchu, fyzikálna a chemická štruktúra a hrúbka materiálu. 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 rámci pásma; dvojfarebné pyrometre sú úmerné pomeru množstva žiarenia v dvoch pásmach.
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.
