Kızılötesi Termometrenin Çalışma Prensibi ve Uygulaması
Kızılötesi Temel Teori
1672'de güneş ışığının (beyaz ışığın) çeşitli renklerde ışıktan oluştuğu keşfedildi. Aynı zamanda Newton, tek renkli ışığın doğası gereği beyaz ışıktan daha basit olduğu sonucuna vardı. Güneş ışığını (beyaz ışık) kırmızı, turuncu, sarı, yeşil, mavi, mavi, mor vb. monokromatik ışıklara ayrıştırmak için dikroik bir prizma kullanın. 1800 yılında İngiliz fizikçi FW Huxel, Dünya'dan gelen çeşitli renkli ışıkları incelerken kızılötesi ışınları keşfetti. Termal bakış açısı. Çeşitli renkteki ışığın ısısını incelerken, karanlık odanın tek penceresini karanlık bir levha ile kasıtlı olarak kapattı ve levhada dikdörtgen bir delik açtı ve deliğe bir ışın ayırıcı prizma yerleştirildi. Güneş ışığı prizmadan geçerken renkli ışık bantlarına ayrışır ve ışık bantlarında farklı renklerde bulunan ısıyı ölçmek için bir termometre kullanılır. Huxel, ortam sıcaklığıyla karşılaştırmak amacıyla, ortam sıcaklığını ölçmek için karşılaştırmalı termometreler olarak renkli ışık bandının yakınına yerleştirilmiş birkaç termometre kullandı. Deney sırasında yanlışlıkla garip bir fenomen keşfetti: Kırmızımsı ışığın dışına yerleştirilmiş bir termometre, odadaki diğer sıcaklıklardan daha yüksek bir değere sahipti. Deneme yanılma yoluyla, en fazla ısıya sahip bu sözde yüksek sıcaklık bölgesi her zaman kırmızı ışığın dışında, Z ışık bandının kenarında bulunur. "Güneşin yaydığı radyasyonda insan gözü tarafından görülmez. Bu görünmez "sıcak hat" kırmızı ışığın dışında bulunur ve kızılötesi ışık olarak adlandırılır. Kızılötesi, radyo dalgaları ve görünür ışıkla aynı öze sahip olan bir tür elektromanyetik dalgadır. Kızılötesinin keşfi, insanın doğa anlayışında bir sıçramadır ve kızılötesi teknolojinin araştırılması, kullanılması ve geliştirilmesi için yeni bir geniş yol açmıştır.
Kızılötesi ışınların dalga boyu 0,76 ile 100 μm arasındadır. Dalga boyu aralığına göre dört kategoriye ayrılabilir: yakın kızılötesi, orta kızılötesi, uzak kızılötesi ve aşırı uzak kızılötesi. Elektromanyetik dalgaların sürekli spektrumundaki konumu, radyo dalgaları ile görünür ışık arasındaki alandır. . Kızılötesi radyasyon, doğadaki en yaygın elektromanyetik radyasyonlardan biridir. Herhangi bir nesnenin geleneksel bir ortamda kendi moleküler ve atomik düzensiz hareketlerini üreteceği ve termal kızılötesi enerjiyi, molekülleri ve atomları sürekli olarak yayacağı gerçeğine dayanır. Hareket ne kadar yoğun olursa, yayılan enerji o kadar büyük olur ve tam tersi, yayılan enerji o kadar küçük olur.
Sıfırın üzerinde bir sıcaklığa sahip nesneler, kendi moleküler hareketlerinden dolayı kızılötesi ışınlar yayarlar. Nesnenin yaydığı güç sinyali, kızılötesi detektör tarafından elektrik sinyaline dönüştürüldükten sonra, görüntüleme cihazının çıkış sinyali, taranan nesnenin yüzey sıcaklığının uzamsal dağılımını tek tek tamamen simüle edebilir. Elektronik sistem tarafından işlendikten sonra görüntü ekranına iletilir ve nesnenin yüzeyindeki ısı dağılımına karşılık gelen termal görüntü elde edilir. Bu yöntemi kullanarak, hedefin uzun mesafeli termal durum görüntüsünü ve sıcaklık ölçümünü gerçekleştirmek, analiz etmek ve yargılamak mümkündür.
Termal Kamera Prensibi
Kızılötesi termal görüntüleme cihazı, ölçülen hedefin kızılötesi radyasyon enerjisi dağıtım modelini almak ve bunu ışığa duyarlı sensöre yansıtmak için kızılötesi dedektör, optik görüntüleme objektif lensi ve optik-mekanik tarama sistemi (mevcut gelişmiş odak düzlemi teknolojisi, optik-mekanik tarama sistemini atlar) kullanır. kızılötesi dedektörün. Eleman üzerinde, optik sistem ile kızılötesi dedektör arasında, ölçülen nesnenin kızılötesi termal görüntüsünü taramak ve birime veya cihaza odaklanmak için bir optik-mekanik tarama mekanizması (odak düzlemli termal kamerada bu mekanizma yoktur) vardır. spektroskopik dedektör. Kızılötesi radyasyon enerjisi, dedektör tarafından bir elektrik sinyaline dönüştürülür ve kızılötesi termal görüntü, amplifikasyon işlemi, dönüştürme veya standart bir video sinyalinden sonra bir TV ekranında veya monitörde görüntülenir. Bu tür bir termal görüntü, nesnenin yüzeyindeki termal dağılım alanına karşılık gelir; esas olarak, ölçülen hedef nesnenin her bir parçasının kızılötesi radyasyonunun termal görüntü dağılımıdır. Sinyal, görünür ışık görüntüsüyle karşılaştırıldığında çok zayıf olduğu için katmanlardan ve üç boyutluluktan yoksundur. Bu nedenle, gerçek çalışma sırasında ölçülen hedefin kızılötesi ısı dağıtım alanını daha etkili bir şekilde yargılamak için, görüntü parlaklığı, kontrast kontrolü, gerçek standart düzeltme, yanlış gibi cihazın pratik işlevlerini artırmak için bazı yardımcı önlemler sıklıkla kullanılır. renk oluşturma ve diğer teknolojiler
Termal kameraların geliştirilmesi
1800'de İngiliz fizikçi FW Huxel, kızılötesi teknolojisinin insan uygulaması için geniş bir yol açan kızılötesini keşfetti. Birinci Dünya Savaşı'nda Almanlar, kızılötesi teknolojinin geliştirilmesi için temel oluşturan aktif gece görüş cihazları ve kızılötesi iletişim ekipmanı geliştirmek için fotoelektrik dönüştürme cihazları olarak kızılötesi görüntü değiştirici tüpler kullandılar.
İkinci Dünya Savaşı'ndan sonra, askeri alan için ilk nesil kızılötesi görüntüleme cihazı, yaklaşık bir yıllık keşif sonrasında Amerika Birleşik Devletleri'nin Texas Instruments Corporation tarafından geliştirildi. Ölçülen hedefin kızılötesi radyasyonunu taramak için optik mekanik sistemi kullanan Kızılötesi Bulma Sistemi (FLIR) olarak adlandırılır. Foton detektörü, iki boyutlu kızılötesi radyasyonun işaretlerini alır ve fotoelektrik dönüştürme ve bir dizi alet işlemeden sonra, bir video görüntü sinyali oluşturulur. Bu sistemin orijinal hali, gerçek zamanlı olmayan otomatik bir sıcaklık dağıtım kaydedicisidir. Daha sonra, 1950'lerde indiyum antimonit ve germanyum katkılı cıva foton dedektörlerinin geliştirilmesiyle, yüksek hızlı tarama ve hedef termal görüntülerin gerçek zamanlı gösterimi ortaya çıkmaya başladı. sistem.
