Teoretični principi infrardeče termometrije in aplikacije infrardeče termometrije
Obstaja veliko načinov za merjenje temperature. Termometre lahko razdelimo v dve kategoriji: instrumenti za kontaktno merjenje temperature in instrumenti za brezkontaktno merjenje temperature. Kontaktni tipi vključujejo znane tekoče termometre, termočlenske termometre, uporovne termične termometre itd. Kot vsi vemo, je temperatura eden najpomembnejših parametrov v sistemih ogrevanja, oskrbe s plinom, prezračevanja in klimatizacije. Zlasti v procesu termičnih meritev je natančnost temperature pogosto ključna za določitev uspeha ali neuspeha poskusa. Zato je visokotemperaturni merilni instrument bistvenega pomena v tehniki. Zato bo ta članek med orodji za merjenje temperature predstavil načela in uporabo infrardečih termometrov.
Teoretično načelo infrardečega merjenja temperature:
V naravi, ko je temperatura predmeta višja od nič, bo zaradi obstoja notranjega toplotnega gibanja ves čas oddajal elektromagnetne valove v okolico, vključno z infrardečimi žarki z razponom valovnih dolžin 0,75 µm~100 µm . Njegova značilnost je, da ima pri določeni temperaturi in valovni dolžini sevalna energija, ki jo oddaja predmet, veliko vrednost. Ta material se imenuje črno telo, njegov odbojni koeficient pa je nastavljen na 1. Odbojni koeficient drugih materialov je manjši od 1, kar se imenuje črno telo. Sivo telo, ker razmerje med spektralno močjo sevanja P (λT) črnega telesa in temperaturo T zadošča Planckovemu zakonu. Kaže, da je pri temperaturi T sevalna moč črnega telesa na enoto površine pri valovni dolžini λ P(λT).
Ko se temperatura poveča, postane sevalna energija predmeta močnejša. To je izhodišče teorije infrardečega sevanja in osnova za načrtovanje enopasovnih infrardečih termometrov.
Ko temperatura narašča, se vrh sevanja premakne v kratkovalovno smer (v levo) in izpolnjuje Wienov izrek o premikanju. Valovna dolžina na vrhu je obratno sorazmerna s temperaturo T, pikčasta črta pa je črta, ki povezuje vrhove. Ta formula nam pove, zakaj visokotemperaturni termometri večinoma delujejo na kratkih valovih, nizkotemperaturni termometri pa večinoma delujejo na dolgih valovih.
Hitrost spreminjanja sevane energije s temperaturo je večja pri kratkih valovnih dolžinah kot pri dolgih valovnih dolžinah. To pomeni, da imajo termometri, ki delujejo na kratkih valovnih dolžinah, relativno visoko razmerje med signalom in šumom (visoka občutljivost) in močno zaščito pred motnjami. Termometer naj poskuša delovati na najvišji valovni dolžini. To je še posebej pomembno pri majhnih nizkotemperaturnih ciljih.
Infrardeči termometer je sestavljen iz optičnega sistema, fotoelektričnega detektorja, ojačevalnika signala, obdelave signala, izhodnega zaslona in drugih delov. Sevanje merjenega predmeta in vira povratne informacije modulira modulator in nato vnese v infrardeči detektor. Razliko med obema signaloma ojača inverzni ojačevalnik in nadzoruje temperaturo povratnega vira, tako da je spektralni sev povratnega vira enak spektralnemu sevanju predmeta. Zaslon prikazuje svetlobno temperaturo predmeta, ki se meri
