Principio di funzionamento, classificazione e applicazione moderna del termometro a infrarossi
Il principio di misurazione della temperatura del termometro a infrarossi consiste nel convertire l'energia radiante dei raggi infrarossi emessi dall'oggetto (come l'acciaio fuso) in un segnale elettrico. La dimensione dell'energia radiante infrarossa corrisponde alla temperatura dell'oggetto (come l'acciaio fuso) stesso. , è possibile determinare la temperatura di un oggetto (come l'acciaio fuso). 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. In 19 anni, 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, ha notevolmente migliorato la capacità di cercare e colpire obiettivi. La termocamera a infrarossi prodotta dalla società svedese AGA occupa una posizione di leadership nella tecnologia civile. Tuttavia, come rendere ampiamente utilizzata la tecnologia di misurazione della temperatura a infrarossi è ancora un problema. È un argomento applicativo degno di ricerca.
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. L'entità 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 tutte le lunghezze d'onda dell'energia della radiazione, non ha riflessione e trasmissione di energia e ha un'emissività di 1 sulla sua superficie. Tuttavia, gli oggetti pratici in natura non sono quasi corpi neri. Qinghe ottenne la legge di distribuzione della radiazione infrarossa e, nella ricerca teorica, è necessario selezionare un modello appropriato, che è il modello dell'oscillatore quantizzato della radiazione della cavità corporea proposto da Planck, e così derivò la legge della radiazione del corpo nero di Planck, cioè la corpo nero espresso dalla lunghezza d'onda La radianza spettrale, che è il punto di partenza di tutte le teorie sulla radiazione infrarossa, è chiamata la legge della radiazione del corpo nero. La 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, dal metodo di preparazione e dal processo termico dell'oggetto. È correlato a fattori come lo stato della superficie e le 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 rappresenta quanto è vicina la radiazione termica di un oggetto reale alla radiazione di un corpo nero e il suo valore è compreso tra zero e un valore inferiore a 1. Secondo la legge della radiazione, purché l'emissività del materiale sia noto, le caratteristiche della 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. I pirometri monocromatici sono proporzionali alla quantità di radiazione all'interno di una banda; i pirometri a due colori sono proporzionali al rapporto tra la quantità di radiazione nelle due bande.
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 rilevatore. 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.
