Načelo delovanja in uporaba infrardečega termometra
Infrardeča osnovna teorija
Leta 1672 so odkrili, da je sončna svetloba (bela svetloba) sestavljena iz svetlobe različnih barv. Obenem je Newton prišel do zaključka, da je monokromatska svetloba po naravi enostavnejša od bele. Uporabite dihroično prizmo za razgradnjo sončne svetlobe (bele svetlobe) v monokromatske svetlobe rdeče, oranžne, rumene, zelene, modre, modre, vijolične itd. Leta 1800 je britanski fizik FW Huxel odkril infrardeče žarke, ko je proučeval različne barvne luči iz toplotni vidik. Ko je proučeval toploto različnih barv svetlobe, je edino okno temne sobe namerno zamašil s temno ploščo in v plošči odprl pravokotno luknjo, v katero je bila nameščena prizma cepilnika žarka. Ko sončna svetloba prehaja skozi prizmo, se razgradi na barvne svetlobne trakove, s termometrom pa se izmeri toplota, ki jo vsebujejo različne barve svetlobnih trakov. Za primerjavo s temperaturo okolja je Huxel uporabil več termometrov, nameščenih blizu obarvanega svetlobnega pasu, kot primerjalne termometre za merjenje temperature okolja. Med poskusom je po naključju odkril nenavaden pojav: termometer, postavljen zunaj rdečkaste svetlobe, je imel višjo vrednost od drugih temperatur v prostoru. S poskusi in napakami se to tako imenovano visokotemperaturno območje z največ toplote vedno nahaja zunaj rdeče luči na robu svetlobnega pasu Z. Tako je napovedal, da poleg vidne svetlobe obstaja tudi "vroča linija "neviden človeškemu očesu v sevanju, ki ga oddaja sonce. Ta nevidna "vroča linija" se nahaja zunaj rdeče luči in se imenuje infrardeča svetloba. Infrardeče je vrsta elektromagnetnega valovanja, ki ima enako bistvo kot radijski valovi in vidna svetloba. Odkritje infrardečega sevanja je preskok v človeškem razumevanju narave in je odprlo novo široko pot za raziskave, uporabo in razvoj infrardeče tehnologije.
Valovna dolžina infrardečih žarkov je med 0,76 in 100 μm. Glede na obseg valovnih dolžin ga lahko razdelimo v štiri kategorije: bližnje infrardeče, srednje infrardeče, daleč infrardeče in ekstremno daleč infrardeče. Njegov položaj v neprekinjenem spektru elektromagnetnega valovanja je območje med radijskimi valovi in vidno svetlobo. . Infrardeče sevanje je eno najobsežnejših elektromagnetnih sevanj v naravi. Temelji na dejstvu, da bo vsak predmet proizvedel lastna molekularna in atomska neenakomerna gibanja v običajnem okolju in nenehno seval toplotno infrardečo energijo, molekule in atome. Intenzivnejše kot je gibanje, večja je izsevana energija in obratno, manjša je izsevana energija.
Predmeti s temperaturo nad ničlo bodo sevali infrardeče žarke zaradi lastnega molekularnega gibanja. Potem ko infrardeči detektor pretvori močnostni signal, ki ga seva predmet, v električni signal, lahko izhodni signal slikovne naprave enega za drugim popolnoma simulira prostorsko porazdelitev površinske temperature skeniranega predmeta. Po obdelavi v elektronskem sistemu se prenese na zaslon in dobi toplotno sliko, ki ustreza porazdelitvi toplote na površini predmeta. S to metodo je mogoče realizirati toplotno slikanje stanja na dolge razdalje in merjenje temperature tarče ter analizirati in presojati.
Načelo toplotne slike
Infrardeča toplotna slika uporablja infrardeči detektor, optično slikovno objektivno lečo in optično-mehanski sistem skeniranja (trenutna napredna tehnologija žariščne ravnine izpušča optično-mehanski sistem skeniranja), da sprejme vzorec porazdelitve energije infrardečega sevanja merjenega cilja in ga odbije do fotoobčutljivega senzorja infrardečega detektorja. Na elementu se med optičnim sistemom in infrardečim detektorjem nahaja optično-mehanski skenirni mehanizem (fokalna termovizijska kamera tega mehanizma nima) za skeniranje infrardeče toplotne slike merjenega predmeta in fokusiranje na enoto oz. spektroskopski detektor. Energijo infrardečega sevanja detektor pretvori v električni signal, infrardeča toplotna slika pa se po ojačevalni obdelavi, pretvorbi ali standardnem video signalu prikaže na TV zaslonu ali monitorju. Ta vrsta toplotne slike ustreza polju porazdelitve toplote na površini predmeta; gre v bistvu za toplotno sliko porazdelitve infrardečega sevanja vsakega dela merjenega ciljnega predmeta. Ker je signal v primerjavi s sliko v vidni svetlobi zelo šibek, mu primanjkuje plasti in tridimenzionalnosti. Da bi torej med dejanskim delovanjem učinkoviteje presodili polje porazdelitve infrardeče toplote merjenega cilja, se pogosto uporabljajo nekateri pomožni ukrepi za povečanje praktičnih funkcij instrumenta, kot so svetlost slike, nadzor kontrasta, pravi standardni popravek, lažni barvno upodabljanje in druge tehnologije
Razvoj termovizijskih kamer
Leta 1800 je britanski fizik FW Huxel odkril infrardečo svetlobo, kar je odprlo široko pot za človeško uporabo infrardeče tehnologije. V prvi svetovni vojni so Nemci uporabili infrardeče cevi za spreminjanje slike kot naprave za fotoelektrično pretvorbo za razvoj naprav za aktivno nočno opazovanje in infrardečo komunikacijsko opremo, ki je postavila temelje za razvoj infrardeče tehnologije.
Po drugi svetovni vojni je ameriško podjetje Texas Instruments Corporation po skoraj letu dni raziskovanja razvilo prvo generacijo infrardeče slikovne naprave za vojaško področje. Imenuje se infrardeči iskalni sistem (FLIR), ki uporablja optično mehanski sistem za skeniranje infrardečega sevanja merjenega cilja. Fotonski detektor sprejema znake dvodimenzionalnega infrardečega sevanja, po fotoelektrični pretvorbi in nizu instrumentalnih obdelav pa se oblikuje video slikovni signal. Prvotna oblika tega sistema je samodejni zapisovalnik porazdelitve temperature v realnem času. Kasneje, z razvojem fotonskih detektorjev z indijevim antimonidom in živosrebrovim fotonom, dopiranim z germanijem, v petdesetih letih 20. stoletja sta se začela pojavljati hitro skeniranje in prikaz ciljnih toplotnih slik v realnem času. sistem.
