Аналіз сучасних застосувань технології інфрачервоних термометрів
Принцип вимірювання температури інфрачервоним термометром полягає в перетворенні випромінюваної енергії інфрачервоних променів, випромінюваних об'єктом, в електричний сигнал. Величина енергії інфрачервоного випромінювання відповідає температурі самого об'єкта. Відповідно до розміру перетвореного електричного сигналу можна визначити температуру об'єкта. Технологія інфрачервоного вимірювання температури досягла такого рівня, коли вона може сканувати та вимірювати температуру поверхні з температурними змінами, визначати зображення розподілу температури та швидко виявляти приховані різниці температур. Це інфрачервона тепловізор. Інфрачервоні тепловізори вперше почали застосовувати у війську. Американська компанія TI розробила першу в світі інфрачервону скануючу розвідувальну систему в 1999 році. Відтоді інфрачервона тепловізорна технологія використовується в літаках, танках, військових кораблях та іншій зброї західних країн. , як тепловізійний прицільний комплекс для розвідки цілей, значно покращує можливості пошуку та ураження цілей. Інфрачервона тепловізор шведської компанії AGA займає лідируючі позиції в цивільній техніці.
Інфрачервоний термометр складається з оптичної системи, фотоелектричного детектора, підсилювача сигналу, обробки сигналу, виводу дисплея та інших частин. Оптична система збирає цільову енергію інфрачервоного випромінювання в межах свого поля зору. Розмір поля зору визначається оптичними частинами термометра та їх положенням. Інфрачервона енергія фокусується на фотодетекторі і перетворюється у відповідний електричний сигнал. Сигнал проходить через підсилювач і схему обробки сигналу та перетворюється на значення температури вимірюваної цілі після корекції відповідно до внутрішнього алгоритму обробки приладу та випромінювальної здатності цілі.
У природі всі об'єкти з температурою вище абсолютного нуля постійно випромінюють в навколишній простір енергію інфрачервоного випромінювання. Кількість енергії інфрачервоного випромінювання об’єкта та її розподіл за довжиною хвилі тісно пов’язані з температурою його поверхні. Тому, вимірюючи інфрачервону енергію, яку випромінює сам об’єкт, можна точно виміряти температуру його поверхні. Це об'єктивна основа, на якій базується вимірювання температури інфрачервоного випромінювання.
Чорне тіло — це ідеалізований випромінювач, який поглинає променисту енергію всіх довжин хвиль без відображення або передачі енергії. Його поверхнева випромінювальна здатність дорівнює 1. Проте майже всі існуючі в природі об’єкти не є чорними тілами. Для уточнення та отримання закономірностей розподілу інфрачервоного випромінювання в теоретичних дослідженнях необхідно вибрати відповідну модель. Це квантована осциляторна модель випромінювання порожнини тіла, запропонована Планком. Був виведений закон Планка про випромінювання чорного тіла, тобто спектральне випромінювання чорного тіла, виражене в довжині хвилі. Це відправна точка всіх теорій інфрачервоного випромінювання, тому її називають законом випромінювання чорного тіла. Рівень випромінювання всіх фактичних об’єктів залежить не лише від довжини хвилі випромінювання та температури об’єкта, але й від таких факторів, як тип матеріалу, метод підготовки, термічний процес, стан поверхні та умови навколишнього середовища об’єкта.
Інфрачервоне вимірювання температури використовує поточковий аналіз, тобто теплове випромінювання локальної області об’єкта фокусується на одному детекторі, а потужність випромінювання перетворюється на температуру через коефіцієнт випромінювання відомого об’єкта. Через різні об’єкти, що підлягають виявленню, діапазон вимірювання та випадки використання, дизайн зовнішнього вигляду та внутрішня структура інфрачервоних термометрів відрізняються, але основні структури загалом схожі, включаючи оптичні системи, фотодетектори, підсилювачі сигналу та обробку сигналу, а також виходи дисплея. складається з інших частин. Інфрачервоне випромінювання, що випромінюється радіатором. Вступаючи в оптичну систему, інфрачервоне випромінювання модулятором модулює в змінне випромінювання, а потім детектором перетворює у відповідні електричні сигнали. Сигнал проходить через підсилювач і схему обробки сигналу та перетворюється на значення температури вимірюваної цілі після корекції відповідно до алгоритму в приладі та цільової випромінювальної здатності.
