Infraraudonųjų spindulių termometro veikimo principas ir taikymas
Infraraudonųjų spindulių pagrindinė teorija
1672 m. buvo nustatyta, kad saulės šviesa (balta šviesa) susideda iš įvairių spalvų šviesos. Tuo pačiu metu Niutonas padarė išvadą, kad monochromatinė šviesa yra paprastesnė nei balta šviesa. Naudodami dichroinę prizmę saulės šviesą (baltą šviesą) padalykite į monochromatines raudonos, oranžinės, geltonos, žalios, mėlynos, mėlynos, violetinės ir tt šviesas. 1800 m. britų fizikas FW Huxel atrado infraraudonuosius spindulius, tyrinėdamas įvairias spalvotas šviesas iš terminis požiūris. Tyrinėdamas įvairių spalvų šviesos šilumą, tyčia tamsia plokšte uždengė vienintelį tamsaus kambario langą, o plokštelėje atidarė stačiakampę skylutę, o angoje buvo sumontuota spindulių skirstytuvo prizmė. Kai saulės šviesa praeina pro prizmę, ji suskaidoma į spalvotas šviesos juostas, o termometru matuojamas skirtingų spalvų šviesos juostų šiluma. Kad būtų galima palyginti su aplinkos temperatūra, Huxel naudojo kelis termometrus, esančius šalia spalvotos šviesos juostos, kaip lyginamuosius termometrus aplinkos temperatūrai matuoti. Eksperimento metu jis atsitiktinai atrado keistą reiškinį: termometras, pastatytas už rausvos šviesos, turėjo didesnę vertę nei kitos patalpos temperatūros. Bandymų ir klaidų būdu ši vadinamoji aukštos temperatūros zona, kurioje daugiausia šilumos, visada yra už raudonos šviesos šviesos juostos Z krašte. Taigi jis paskelbė, kad be matomos šviesos yra ir „karštoji linija“. „Žmogaus akiai nematomas saulės spinduliuotėje. Ši nematoma „karštoji linija“ yra už raudonos šviesos ir vadinama infraraudonųjų spindulių šviesa. Infraraudonieji spinduliai yra tam tikra elektromagnetinė banga, kurios esmė yra tokia pati kaip radijo bangos ir matoma šviesa. Infraraudonųjų spindulių atradimas yra žmogaus supratimo apie gamtą šuolis ir atvėrė naują platų kelią infraraudonųjų spindulių technologijų tyrimams, panaudojimui ir plėtrai.
Infraraudonųjų spindulių bangos ilgis yra nuo 0,76 iki 100 μm. Pagal bangos ilgio diapazoną jis gali būti suskirstytas į keturias kategorijas: artimasis infraraudonasis, vidutinis infraraudonasis, tolimasis infraraudonasis ir ekstremalus tolimasis infraraudonasis. Jo padėtis ištisiniame elektromagnetinių bangų spektre yra sritis tarp radijo bangų ir matomos šviesos. . Infraraudonoji spinduliuotė yra viena iš plačiausių elektromagnetinių spindulių gamtoje. Jis pagrįstas tuo, kad bet kuris objektas įprastoje aplinkoje sukels savo molekulinius ir atominius netaisyklingus judesius ir nuolat spinduliuos šiluminę infraraudonąją energiją, molekules ir atomus. Kuo intensyvesnis judėjimas, tuo didesnė spinduliuojama energija, ir atvirkščiai, tuo mažesnė spinduliuojama energija.
Objektai, kurių temperatūra viršija nulį, skleis infraraudonuosius spindulius dėl savo molekulinio judėjimo. Po to, kai infraraudonųjų spindulių detektorius objekto skleidžiamą galios signalą paverčia elektriniu signalu, vaizdo gavimo įrenginio išvesties signalas gali visiškai imituoti nuskaityto objekto paviršiaus temperatūros erdvinį pasiskirstymą po vieną. Apdorojus elektronine sistema, jis perduodamas į ekraną ir gaunamas šiluminis vaizdas, atitinkantis šilumos pasiskirstymą objekto paviršiuje. Naudojant šį metodą, galima realizuoti tolimojo šiluminės būsenos vaizdo vaizdavimą ir taikinio temperatūros matavimą bei analizuoti ir spręsti.
Termovizoriaus principas
Infraraudonųjų spindulių termovizorius naudoja infraraudonųjų spindulių detektorių, optinį vaizdo objektyvą ir optinio-mechaninę skenavimo sistemą (dabartinė pažangi židinio plokštumos technologija nenaudoja optinio-mechaninės skenavimo sistemos), kad gautų išmatuoto taikinio infraraudonosios spinduliuotės energijos pasiskirstymo modelį ir atspindėtų jį šviesai jautriam jutikliui. infraraudonųjų spindulių detektoriaus. Ant elemento, tarp optinės sistemos ir infraraudonųjų spindulių detektoriaus, yra optinis-mechaninis skenavimo mechanizmas (židinio plokštumos termovizorius tokio mechanizmo neturi), skirtas nuskaityti matuojamo objekto infraraudonųjų spindulių šiluminį vaizdą ir sufokusuoti įrenginį arba spektroskopinis detektorius. Infraraudonosios spinduliuotės energiją detektorius paverčia elektriniu signalu, o infraraudonųjų spindulių šiluminis vaizdas rodomas televizoriaus ekrane arba monitoriuje po stiprinimo apdorojimo, konvertavimo arba standartinio vaizdo signalo. Toks šiluminis vaizdas atitinka šiluminio pasiskirstymo lauką objekto paviršiuje; iš esmės tai kiekvienos išmatuoto tikslinio objekto dalies infraraudonosios spinduliuotės šiluminio vaizdo pasiskirstymas. Kadangi signalas yra labai silpnas, palyginti su matomos šviesos vaizdu, jam trūksta sluoksnių ir trimačio. Todėl, norint efektyviau įvertinti išmatuoto taikinio infraraudonųjų spindulių šilumos pasiskirstymo lauką tikrojo veikimo metu, praktiškoms prietaiso funkcijoms padidinti dažnai naudojamos kai kurios pagalbinės priemonės, pvz., vaizdo ryškumas, kontrasto valdymas, tikroji standartinė korekcija, klaidinga. spalvų perteikimo ir kitos technologijos
Terminio vaizdo kamerų kūrimas
1800 m. britų fizikas FW Huxel atrado infraraudonuosius spindulius, kurie atvėrė platų kelią infraraudonųjų spindulių technologijos pritaikymui žmonėms. Pirmajame pasauliniame kare vokiečiai infraraudonųjų spindulių vaizdo keitimo vamzdžius naudojo kaip fotoelektrinius konvertavimo įrenginius, kad sukurtų aktyvius naktinio matymo įrenginius ir infraraudonųjų spindulių ryšio įrangą, o tai padėjo pagrindą infraraudonųjų spindulių technologijų plėtrai.
Po Antrojo pasaulinio karo JAV „Texas Instruments Corporation“ po beveik metus trukusių tyrinėjimų sukūrė pirmosios kartos infraraudonųjų spindulių vaizdo gavimo įrenginį karinei sričiai. Ji vadinama infraraudonųjų spindulių paieškos sistema (FLIR), kuri naudoja optinę mechaninę sistemą, kad nuskaitytų išmatuoto taikinio infraraudonąją spinduliuotę. Fotonų detektorius priima dvimatės infraraudonosios spinduliuotės požymius, o po fotoelektrinės konversijos ir instrumentinio apdorojimo serijos susidaro vaizdo vaizdo signalas. Originali šios sistemos forma yra nerealaus laiko automatinis temperatūros paskirstymo registratorius. Vėliau, šeštajame dešimtmetyje sukūrus indžio antimonidu ir germaniu legiruotus gyvsidabrio fotonų detektorius, pradėjo atsirasti didelės spartos nuskaitymas ir tikslinių šiluminių vaizdų rodymas realiuoju laiku. sistema.
