Principio di funzionamento e composizione del sistema del termometro a infrarossi
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 secondo la lunghezza d'onda hanno una relazione molto stretta con la 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 l'energia radiante di tutte le lunghezze d'onda, non ha riflessione o trasmissione di energia e ha un'emissività di 1 sulla sua superficie. Tuttavia, gli oggetti reali in natura non sono quasi corpi neri. Per chiarire e ottenere la legge di 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. Pertanto, per rendere applicabile la legge della radiazione del corpo nero a tutti gli oggetti pratici, è necessario introdurre un coefficiente proporzionale relativo alle proprietà del materiale e agli stati superficiali, ovvero l'emissività. Questo coefficiente indica quanto è vicina la radiazione termica dell'oggetto reale alla radiazione del corpo nero e il suo valore è compreso tra zero e un valore inferiore a 1. Secondo la legge della radiazione, purché sia nota l'emissività del materiale, le caratteristiche di radiazione infrarossa di qualsiasi oggetto sono note. I principali fattori che influenzano l'emissività sono: tipo di materiale, rugosità superficiale, struttura fisica e chimica e spessore del materiale.
Quando si utilizza un termometro a radiazione infrarossa per misurare la temperatura di un bersaglio, è prima necessario misurare la radiazione infrarossa del bersaglio all'interno del suo intervallo di banda, quindi la temperatura del bersaglio misurato viene calcolata dal termometro. Un pirometro monocromatico è proporzionale alla quantità di radiazione all'interno di una banda; un pirometro a due colori è proporzionale al rapporto tra la quantità di radiazione nelle due bande.
