Принцип работы, классификация и современное применение инфракрасного термометра
Принцип измерения температуры инфракрасным термометром заключается в преобразовании энергии излучения инфракрасных лучей, испускаемых объектом (например, расплавленной сталью), в электрический сигнал. Величина энергии инфракрасного излучения соответствует температуре самого объекта (например, расплавленной стали). , можно определить температуру объекта (например, расплавленной стали). Технология инфракрасного измерения температуры была разработана для сканирования и измерения температуры поверхности с тепловыми изменениями, определения изображения ее температурного распределения и быстрого обнаружения скрытых температурных перепадов. Это инфракрасный тепловизор. Инфракрасные тепловизионные камеры впервые были использованы в вооруженных силах. За 19 лет корпорация TI из США разработала первую в мире систему разведки с инфракрасным сканированием. После этого инфракрасная тепловизионная технология последовательно использовалась в самолетах, танках, боевых кораблях и другом вооружении западных стран, как тепловизионный прицельный комплекс для разведки целей, она значительно улучшила возможности поиска и поражения целей. Инфракрасная тепловизионная камера производства шведской компании AGA занимает лидирующие позиции в гражданской технике. Тем не менее, как сделать инфракрасную технологию измерения температуры широко используемой, все еще остается проблемой. Это прикладная тема, достойная исследования.
Инфракрасный термометр состоит из оптической системы, фотоэлектрического детектора, усилителя сигнала, устройства обработки сигнала, дисплея и других частей. Оптическая система улавливает энергию инфракрасного излучения цели в своем поле зрения, а размер поля зрения определяется оптическими частями термометра и его положением. Инфракрасная энергия фокусируется на фотодетекторе и преобразуется в соответствующий электрический сигнал. Сигнал проходит через усилитель и схему обработки сигналов и преобразуется в значение температуры измеряемой цели после корректировки по алгоритму внутренней обработки прибора и коэффициента излучения цели.
В природе все объекты с температурой выше абсолютного нуля постоянно излучают энергию инфракрасного излучения в окружающее пространство. Величина энергии инфракрасного излучения объекта и ее распределение по длине волны имеют очень тесную связь с температурой его поверхности. Следовательно, путем измерения инфракрасной энергии, излучаемой самим объектом, можно точно определить температуру его поверхности, что является объективной основой для измерения температуры инфракрасного излучения.
Черное тело представляет собой идеализированный излучатель, который поглощает все длины волн энергии излучения, не имеет отражения и передачи энергии и имеет на своей поверхности коэффициент излучения, равный 1. Однако практические объекты в природе почти не являются черными телами. Цинхэ получил закон распределения инфракрасного излучения, и в теоретических исследованиях необходимо выбрать соответствующую модель, которая представляет собой модель квантованного осциллятора излучения полости тела, предложенную Планком, и, таким образом, вывел планковский закон излучения черного тела, то есть Черное тело, выраженное длиной волны Спектральное излучение, которое является отправной точкой всех теорий инфракрасного излучения, называется законом излучения черного тела. Излучение всех реальных объектов зависит не только от длины волны излучения и температуры объекта, но и от типа материала, способа подготовки и термического процесса объекта. Это связано с такими факторами, как состояние поверхности и условия окружающей среды. Поэтому, чтобы сделать закон излучения черного тела применимым ко всем практическим объектам, необходимо ввести пропорциональный коэффициент, связанный со свойствами материала и состоянием поверхности, т. е. излучательную способность. Этот коэффициент показывает, насколько близко тепловое излучение реального объекта к излучению черного тела, и его значение находится между нулем и значением меньше 1. Согласно закону излучения, пока коэффициент излучения материала известны характеристики инфракрасного излучения любого объекта. Основными факторами, влияющими на коэффициент излучения, являются: тип материала, шероховатость поверхности, физическая и химическая структура и толщина материала. При использовании термометра инфракрасного излучения для измерения температуры цели сначала необходимо измерить инфракрасное излучение цели в пределах его полосы пропускания, а затем термометром рассчитывается температура измеряемой цели. Монохроматические пирометры пропорциональны количеству излучения в полосе; двухцветные пирометры пропорциональны соотношению количества излучения в двух диапазонах.
Инфракрасное измерение температуры использует метод точечного анализа, то есть тепловое излучение локальной области объекта фокусируется на одном детекторе, а мощность излучения преобразуется в температуру через коэффициент излучения известного объекта. . Из-за различных обнаруженных объектов, диапазонов измерения и случаев использования внешний вид и внутренняя структура инфракрасных термометров различаются, но основная структура в целом аналогична, в основном включая оптическую систему, фотодетектор, усилитель сигнала и обработку сигнала, вывод на дисплей и другое. части. Инфракрасное излучение, испускаемое излучателем. Попадая в оптическую систему, инфракрасное излучение модулируется модулятором в переменное излучение, а детектором преобразуется в соответствующий электрический сигнал. Сигнал проходит через усилитель и схему обработки сигнала и преобразуется в значение температуры измеряемой цели после корректировки в соответствии с алгоритмом в приборе и коэффициентом излучения цели.
