Šiuolaikinių infraraudonųjų spindulių termometrų taikymo analizė
Infraraudonųjų spindulių termometro temperatūros matavimo principas – objekto skleidžiamą infraraudonųjų spindulių energiją paversti elektriniu signalu. Infraraudonųjų spindulių energijos dydis atitinka paties objekto temperatūrą. Pagal konvertuojamo elektrinio signalo dydį galima nustatyti objekto temperatūrą. Sukurta infraraudonųjų spindulių temperatūros matavimo technologija, leidžianti nuskaityti ir matuoti paviršiaus temperatūrą su šiluminiais pokyčiais, nustatyti jo temperatūros pasiskirstymo vaizdą, greitai aptikti paslėptus temperatūros skirtumus. Tai infraraudonųjų spindulių termovizorius. Infraraudonųjų spindulių šiluminio vaizdo kameros pirmą kartą buvo naudojamos kariuomenėje. 2019 m. JAV korporacija TI sukūrė pirmąją pasaulyje infraraudonųjų spindulių skenavimo žvalgybos sistemą. Vėliau infraraudonųjų spindulių šiluminio vaizdo technologija buvo paeiliui naudojama orlaiviuose, tankuose, karo laivuose ir kituose Vakarų šalių ginkluose, kaip šiluminio stebėjimo sistema žvalgybiniams taikiniams, ji labai pagerina galimybes ieškoti ir pataikyti į taikinius. Švedijos AGA kompanijos gaminama infraraudonųjų spindulių šiluminio vaizdo kamera užima pirmaujančią poziciją civilinių technologijų srityje.
Infraraudonųjų spindulių termometrą sudaro optinė sistema, fotoelektrinis detektorius, signalo stiprintuvas, signalo apdorojimas, ekrano išvestis ir kitos dalys. Optinė sistema surenka tikslinės infraraudonosios spinduliuotės energiją savo regėjimo lauke, o matymo lauko dydį lemia optinės termometro dalys ir jo padėtis. Infraraudonųjų spindulių energija sufokusuojama į fotodetektorių ir paverčiama atitinkamu elektriniu signalu. Signalas praeina per stiprintuvą ir signalų apdorojimo grandinę, o ištaisius pagal instrumento vidinio apdorojimo algoritmą ir taikinio spinduliavimo koeficientą, konvertuojamas į išmatuoto taikinio temperatūros vertę.
Gamtoje visi objektai, kurių temperatūra aukštesnė nei absoliutus nulis, nuolat skleidžia infraraudonosios spinduliuotės energiją į supančią erdvę. Objekto infraraudonosios spinduliuotės energijos dydis ir jos pasiskirstymas pagal bangos ilgį yra glaudžiai susiję su jo paviršiaus temperatūra. Todėl matuojant paties objekto skleidžiamą infraraudonąją energiją galima tiksliai nustatyti jo paviršiaus temperatūrą, kuri yra objektyvus infraraudonosios spinduliuotės temperatūros matavimo pagrindas.
Juodas kūnas yra idealizuotas radiatorius, kuris sugeria visus spinduliuotės energijos bangos ilgius, neatsispindi ir neperduoda energijos, o jo paviršiaus spinduliavimo koeficientas yra 1. Tačiau praktiški objektai gamtoje beveik nėra juodi kūnai. Norint išsiaiškinti ir gauti infraraudonųjų spindulių pasiskirstymą, teoriniuose tyrimuose turi būti parinktas atitinkamas modelis. Tai yra Plancko pasiūlytas kvantuotas kūno ertmės spinduliuotės osciliatoriaus modelis, išvestas Plancko juodojo kūno spinduliuotės dėsnis, tai yra juodo kūno spektrinis spinduliavimas, išreikštas bangos ilgiu, kuris yra visų infraraudonosios spinduliuotės teorijų atskaitos taškas. vadinamas juodojo kūno spinduliavimo dėsniu. Visų faktinių objektų spinduliuotės kiekis priklauso ne tik nuo spinduliuotės bangos ilgio ir objekto temperatūros, bet ir nuo objektą sudarančios medžiagos rūšies, paruošimo būdo, terminio proceso, paviršiaus būklės ir aplinkos sąlygų.
Infraraudonųjų spindulių temperatūros matavimas taiko taškinės analizės metodą, ty objekto vietinės zonos šiluminė spinduliuotė sufokusuojama į vieną detektorių, o spinduliuotės galia paverčiama temperatūra per žinomo objekto spinduliavimo koeficientą. . Dėl skirtingų aptiktų objektų, matavimo diapazonų ir naudojimo atvejų infraraudonųjų spindulių termometrų išvaizda ir vidinė struktūra skiriasi, tačiau pagrindinė struktūra paprastai yra panaši, daugiausia apimanti optinę sistemą, fotodetektorių, signalo stiprintuvą ir signalo apdorojimą, ekrano išvestį ir kt. dalys. Radiatoriaus skleidžiama infraraudonoji spinduliuotė. Į optinę sistemą patekusi infraraudonoji spinduliuotė moduliatoriumi moduliuojama į kintamąją spinduliuotę, o detektorius paverčia atitinkamu elektriniu signalu. Signalas praeina per stiprintuvą ir signalo apdorojimo grandinę ir paverčiamas išmatuoto taikinio temperatūros verte po to, kai jis yra pataisytas pagal prietaiso algoritmą ir tikslinę spinduliuotę.
