Теоретические основы инфракрасной термометрии и приложения инфракрасной термометрии
Существует множество способов измерения температуры. Термометры можно разделить на две категории: приборы для контактного измерения температуры и приборы для бесконтактного измерения температуры. К контактным типам относятся привычные жидкостные термометры, термопарные термометры, термометры сопротивления и т. д. Как всем известно, температура является одним из важнейших параметров в системах отопления, газоснабжения, вентиляции и кондиционирования. Точность температуры часто является ключом к определению успеха или неудачи эксперимента, особенно в процессе тепловых измерений. Поэтому в технике необходим прибор для измерения высоких температур. Поэтому в этой статье будут представлены принципы и применение инфракрасных термометров среди инструментов измерения температуры.
Теоретический принцип измерения инфракрасной температуры:
В природе, когда температура объекта выше нуля, из-за существования внутреннего теплового движения он будет непрерывно излучать в окружающую среду электромагнитные волны, включая инфракрасные лучи с диапазоном длин волн 0,75 мкм~100 мкм. . Его особенностью является то, что при данной температуре и длине волны лучистая энергия, излучаемая объектом, имеет большую величину. Этот материал называется черным телом, а его коэффициент отражения равен 1. Коэффициент отражения других материалов меньше 1, что называется черным телом. Серое тело, поскольку связь между спектральной мощностью излучения P (λT) черного тела и температурой T удовлетворяет закону Планка. Он показывает, что при температуре T мощность излучения черного тела на единицу площади на длине волны λ равна P(λT).
По мере повышения температуры лучистая энергия объекта становится сильнее. Это отправная точка теории инфракрасного излучения и основа конструкции однодиапазонных инфракрасных термометров.
При повышении температуры пик излучения смещается в коротковолновое направление (влево) и удовлетворяет теореме Вина о сдвиге. Длина волны на пике обратно пропорциональна температуре Т, а пунктир — линия, соединяющая пики. Эта формула говорит нам, почему высокотемпературные термометры в основном работают на коротких волнах, а низкотемпературные термометры — на длинных.
Скорость изменения излучаемой энергии с температурой выше на коротких волнах, чем на длинных. То есть термометры, работающие на коротких волнах, имеют относительно высокое соотношение сигнал/шум (высокая чувствительность) и сильную помехоустойчивость. Термометр должен стараться работать на максимальной длине волны. Это особенно важно в случае небольших низкотемпературных мишеней.
Инфракрасный термометр состоит из оптической системы, фотоэлектрического детектора, усилителя сигнала, устройства обработки сигнала, вывода дисплея и других частей. Излучение измеряемого объекта и источника обратной связи модулируется модулятором и затем подается на инфракрасный детектор. Разница между двумя сигналами усиливается обратным усилителем и контролирует температуру источника обратной связи так, чтобы спектральное излучение источника обратной связи было таким же, как спектральное излучение объекта. На дисплее отображается яркостная температура измеряемого объекта.
