Принцип действия инфракрасных термометров
Инфракрасный термометр состоит из оптической системы, фотодетектора, усилителя сигнала, устройства обработки сигнала, вывода дисплея и других частей. Оптическая система собирает энергию инфракрасного излучения цели в пределах своего поля зрения. Размер поля зрения определяется оптическими частями термометра и их расположением. Инфракрасная энергия фокусируется на фотодетекторе и преобразуется в соответствующий электрический сигнал. Сигнал проходит через усилитель и схему обработки сигнала и преобразуется в значение температуры измеряемой цели после коррекции в соответствии с алгоритмом внутренней обработки прибора и целевой излучательной способностью.
В природе все объекты с температурой выше нуля постоянно излучают в окружающее пространство энергию инфракрасного излучения. Количество энергии инфракрасного излучения объекта и ее распределение по длине волны тесно связаны с температурой его поверхности. Следовательно, измеряя инфракрасную энергию, излучаемую самим объектом, можно точно измерить температуру его поверхности. Это объективная основа, на которой основано измерение температуры инфракрасным излучением.
Черное тело представляет собой идеальный излучатель, который поглощает лучистую энергию всех длин волн без отражения или передачи энергии, а его поверхностная излучательная способность равна 1. Однако почти все реальные объекты, существующие в природе, не являются черными телами. Для выяснения и получения правил распространения инфракрасного излучения в теоретических исследованиях необходимо выбрать соответствующую модель. Это квантовая модель осциллятора излучения полости тела, предложенная Планком. Был выведен Планком закон излучения черного тела, то есть спектральная яркость черного тела, выраженная в длине волны. Это отправная точка всех теорий инфракрасного излучения, поэтому ее называют законом излучения черного тела. Количество излучения всех реальных объектов зависит не только от длины волны излучения и температуры объекта, но и от таких факторов, как тип материала, метод подготовки, термический процесс, состояние поверхности и условия окружающей среды объекта. Следовательно, чтобы сделать закон излучения черного тела применимым ко всем реальным объектам, необходимо ввести пропорциональный коэффициент, связанный со свойствами материала и состоянием поверхности, то есть коэффициент излучения. Этот коэффициент показывает, насколько тепловое излучение реального объекта близко к излучению черного тела и имеет значение от нуля до значения меньше 1. Согласно закону излучения, пока известна излучательная способность материала, характеристики инфракрасного излучения любого объекта можно узнать. Основными факторами, влияющими на излучательную способность, являются: тип материала, шероховатость поверхности, физическая и химическая структура и толщина материала.
При использовании термометра инфракрасного излучения для измерения температуры цели сначала необходимо измерить количество инфракрасного излучения цели в пределах ее диапазона диапазона, а затем с помощью термометра рассчитывается температура измеряемой цели. Одноцветный термометр пропорционален количеству радиации в пределах диапазона; двухцветный термометр пропорционален соотношению количества излучения в двух диапазонах.
