Analisi applicativa dei moderni termometri a infrarossi
Il principio di misurazione della temperatura del termometro a infrarossi consiste nel convertire l'energia radiante a infrarossi emessa dall'oggetto in un segnale elettrico. La dimensione dell'energia radiante infrarossa corrisponde alla temperatura dell'oggetto stesso. In base alla dimensione del segnale elettrico convertito, è possibile determinare la temperatura dell'oggetto. La tecnologia di misurazione della temperatura a infrarossi è stata sviluppata per scansionare e misurare la temperatura della superficie con variazioni termiche, determinare la sua immagine di distribuzione della temperatura e rilevare rapidamente differenze di temperatura nascoste. Questa è la termocamera a infrarossi. Le termocamere a infrarossi sono state utilizzate per la prima volta nell'esercito. Nel 2019, TI Corporation degli Stati Uniti ha sviluppato il primo sistema di ricognizione a scansione a infrarossi al mondo. Successivamente, la tecnologia di imaging termico a infrarossi è stata successivamente utilizzata su aerei, carri armati, navi da guerra e altre armi nei paesi occidentali, come sistema di avvistamento termico per bersagli da ricognizione, migliora notevolmente la capacità di cercare e colpire bersagli. La termocamera a infrarossi prodotta dalla società svedese AGA occupa una posizione di leadership nella tecnologia civile.
Il termometro a infrarossi è composto da sistema ottico, rilevatore fotoelettrico, amplificatore di segnale, elaborazione del segnale, uscita display e altre parti. Il sistema ottico raccoglie l'energia della radiazione infrarossa bersaglio nel suo campo visivo e la dimensione del campo visivo è determinata dalle parti ottiche del termometro e dalla sua posizione. L'energia infrarossa viene focalizzata su un fotorilevatore e convertita in un corrispondente segnale elettrico. Il segnale passa attraverso l'amplificatore e il circuito di elaborazione del segnale e viene convertito nel valore di temperatura del target misurato dopo essere stato corretto secondo l'algoritmo del trattamento interno dello strumento e l'emissività del target.
In natura, tutti gli oggetti con una temperatura superiore allo zero assoluto emettono costantemente energia di radiazione infrarossa nello spazio circostante. La dimensione dell'energia della radiazione infrarossa di un oggetto e la sua distribuzione per lunghezza d'onda sono strettamente correlate alla sua temperatura superficiale. Pertanto, misurando l'energia infrarossa irradiata dall'oggetto stesso, è possibile determinare con precisione la sua temperatura superficiale, che è la base oggettiva per la misurazione della temperatura della radiazione infrarossa.
Un corpo nero è un radiatore idealizzato, che assorbe tutte le lunghezze d'onda dell'energia della radiazione, non ha riflessione o trasmissione di energia e ha un'emissività di 1 sulla sua superficie. Tuttavia, gli oggetti pratici in natura non sono quasi corpi neri. Per chiarire e ottenere la distribuzione della radiazione infrarossa, è necessario selezionare un modello appropriato nella ricerca teorica. Questo è il modello dell'oscillatore quantizzato della radiazione della cavità corporea proposto da Planck, Derivò così la legge della radiazione del corpo nero di Planck, cioè la radianza spettrale del corpo nero espressa dalla lunghezza d'onda, che è il punto di partenza di tutte le teorie sulla radiazione infrarossa, quindi è detta legge della radiazione del corpo nero. La quantità di radiazione di tutti gli oggetti reali dipende non solo dalla lunghezza d'onda della radiazione e dalla temperatura dell'oggetto, ma anche dal tipo di materiale che costituisce l'oggetto, dal metodo di preparazione, dal processo termico, dallo stato della superficie e dalle condizioni ambientali.
La misurazione della temperatura a infrarossi adotta un metodo di analisi punto per punto, ovvero la radiazione termica di un'area locale dell'oggetto viene focalizzata su un singolo rilevatore e la potenza della radiazione viene convertita in temperatura attraverso l'emissività dell'oggetto noto . A causa dei diversi oggetti rilevati, intervalli di misurazione e occasioni di utilizzo, il design dell'aspetto e la struttura interna dei termometri a infrarossi sono diversi, ma la struttura di base è generalmente simile, includendo principalmente sistema ottico, fotorilevatore, amplificatore di segnale ed elaborazione del segnale, uscita del display e altro parti. Radiazione infrarossa emessa da un radiatore. Entrando nel sistema ottico, la radiazione infrarossa viene modulata in radiazione alternata dal modulatore e convertita in un corrispondente segnale elettrico dal rivelatore. Il segnale passa attraverso l'amplificatore e il circuito di elaborazione del segnale e viene convertito nel valore di temperatura del target misurato dopo essere stato corretto in base all'algoritmo nello strumento e all'emissività del target.
