Infraraudonųjų spindulių termometrų savaiminio kalibravimo klaidos palyginimo metodo tyrimas
Juodojo kūno spinduliuotės ir infraraudonųjų spindulių temperatūros matavimo principai
Visi objektai, kurių temperatūra aukštesnė už absoliutų nulį, nuolat skleidžia infraraudonosios spinduliuotės energiją į supančią erdvę. Objekto infraraudonosios spinduliuotės energijos dydis ir bangos ilgio pasiskirstymas yra glaudžiai susiję su jo paviršiaus temperatūra. Todėl, matuodama paties objekto skleidžiamą infraraudonųjų spindulių energiją, termometro optinė sistema detektoriuje paverčia ją elektriniu signalu ir per infraraudonųjų spindulių termometro ekrano dalį rodo išmatuoto objekto paviršiaus temperatūrą, leidžiančią tiksliai išmatuoti jo paviršiaus temperatūra, Tai yra objektyvus infraraudonosios spinduliuotės temperatūros matavimo pagrindas.
Infraraudonųjų spindulių termometro charakteristikos: bekontaktis matavimas, platus temperatūros matavimo diapazonas, greitas atsako greitis ir didelis jautrumas. Tačiau dėl matuojamo objekto spinduliuotės įtakos tikrosios matuojamo objekto temperatūros išmatuoti beveik neįmanoma, matuojama paviršiaus temperatūra.
Standartizuotas infraraudonųjų spindulių termometrų kalibravimo metodas yra juodo korpuso krosnies kalibravimas. Juodasis kūnas reiškia objektą, kurio absorbcijos greitis yra lygus 1 visoms krintančios spinduliuotės bangos ilgiams bet kokiomis aplinkybėmis. Juodasis kūnas yra idealizuotas objekto modelis, todėl įvedamas spinduliavimo koeficientas, kuris kinta priklausomai nuo medžiagos savybių ir paviršiaus būsenos, būtent spinduliavimo. Jo apibrėžimas yra tikrojo objekto ir juodojo kūno radiacinės charakteristikos santykis toje pačioje temperatūroje. Objekto spinduliuotė ir infraraudonosios spinduliuotės sugertis atitinka Kirchhoffo dėsnį. Kai į bet kurio objekto paviršių projektuojamas spinduliuotės pluoštas, pagal energijos taupymo principą, objekto krintančios spinduliuotės sugerties, atspindžio ir pralaidumo suma turi būti lygi 1. Paprastai spinduliavimo koeficientas yra nėra lengva išmatuoti ir paprastai jį galima nustatyti išmatuojant absorbcijos greitį. Todėl juodųjų kūnų spinduliuotės šaltiniai naudojami kaip radiacijos standartai įvairių infraraudonųjų spindulių šaltinių spinduliuotės intensyvumui patikrinti.
Infraraudonųjų spindulių termometrą sudaro optinė sistema, fotodetektorius, signalo stiprintuvas, signalo apdorojimas, ekrano išvestis ir kiti komponentai. Tiriamo objekto ir atspindžio šaltinio spinduliuotės linijos demoduliuojamos moduliatoriumi ir įvedamos į infraraudonųjų spindulių detektorių. Skirtumas tarp dviejų signalų sustiprinamas atvirkštiniu stiprintuvu, o grįžtamojo ryšio šaltinio temperatūra kontroliuojama taip, kad grįžtamojo ryšio šaltinio spektrinis spinduliavimas būtų toks pat kaip objekto spektrinis spinduliavimas. Ekrane rodomas išmatuoto objekto ryškumas ir temperatūra. Infraraudonųjų spindulių termometru matuojama temperatūra yra objekto spinduliavimo temperatūra, o ne tikroji objekto temperatūra. Kadangi absoliutus juodasis kūnas neegzistuoja, tikrojo objekto bendra šiluminė spinduliuotė visada yra mažesnė už bendrą absoliučią juodojo kūno spinduliuotę toje pačioje temperatūroje. Todėl infraraudonųjų spindulių termometru išmatuota temperatūra tikrai turėtų būti mažesnė už tikrąją objekto temperatūrą. Matuojant temperatūrą, infraraudonųjų spindulių termometro spinduliavimo koeficientas turi būti kiek įmanoma didesnis (infraraudonųjų spindulių termometrams su reguliuojamu spinduliavimo koeficientu) iki tos pačios spinduliuotės vertės kaip ir išmatuotos medžiagos, o išmatuota vertė turi atitikti tikrąją matuojamo objekto temperatūrą. Kiek įmanoma daugiau.
Infraraudonųjų spindulių termometro savaiminio kalibravimo metodo įvadas
Svarbiausi veiksniai, užtikrinantys infraraudonųjų spindulių termometrų tikslumą, yra spinduliuotė, atstumas iki taško, dėmės padėtis ir matymo laukas. Bendraujant ir konsultuojantis su infraraudonųjų spindulių temperatūros matavimo ekspertais ir įrangos gamintojų techniniu personalu bei taikant daugybę pakartotinės praktikos metodų, pagal juodo korpuso krosnies principą buvo sukurtas kalibravimo įrangos rinkinys. Šio metodo savarankiško kalibravimo ir palyginimo galimybė buvo patikrinta palyginus. Laiku užbaigti pagrindinių paklaidų, matavimo atstumo pokyčių įtakos ir savaiminio kalibravimo spinduliuotės diapazono nustatymo palyginimą. Prieš pradėdami bandymą, nustatykite infraraudonųjų spindulių termometrą į optimalią būseną, prieš naudodami jį bandymams vietoje.
