Kızılötesi termometrenin çalışma prensibi ve sistem bileşimi
Kızılötesi termometre, optik sistem, fotoelektrik dedektör, sinyal yükseltici, sinyal işleme, ekran çıkışı ve diğer parçalardan oluşur. Optik sistem, hedef kızılötesi radyasyon enerjisini görüş alanında toplar ve görüş alanının boyutu, termometrenin optik parçaları ve konumu ile belirlenir. Kızılötesi enerji bir fotodetektöre odaklanır ve karşılık gelen bir elektrik sinyaline dönüştürülür. Sinyal, amplifikatör ve sinyal işleme devresinden geçer ve aletin dahili işleminin algoritmasına ve hedefin emisivitesine göre düzeltildikten sonra ölçülen hedefin sıcaklık değerine dönüştürülür.
Doğada, mutlak sıfırdan daha yüksek bir sıcaklığa sahip olan tüm nesneler, çevreleyen boşluğa sürekli olarak kızılötesi radyasyon enerjisi yayarlar. Bir nesnenin kızılötesi radyasyon enerjisinin boyutu ve dalga boyuna göre dağılımı, yüzey sıcaklığı ile çok yakın bir ilişkiye sahiptir. Bu nedenle, nesnenin kendisi tarafından yayılan kızılötesi enerjiyi ölçerek, yüzey sıcaklığı doğru bir şekilde belirlenebilir; bu, kızılötesi radyasyon sıcaklığı ölçümü için nesnel temeldir.
Bir kara cisim, tüm dalga boylarındaki ışıma enerjisini emen, enerji yansıması veya iletimi olmayan ve yüzeyinde 1 emisyon değerine sahip olan ideal bir yayıcıdır. Ancak doğadaki gerçek nesneler neredeyse siyah cisimler değildir. Kızılötesi radyasyonun dağılım yasasını netleştirmek ve elde etmek için teorik araştırmalarda uygun bir model seçilmelidir. Bu, Planck tarafından önerilen vücut boşluğu radyasyonunun nicelleştirilmiş osilatör modelidir, böylece Planck'ın kara cisim radyasyonu yasasını, yani tüm kızılötesi radyasyon teorilerinin başlangıç noktası olan dalga boyu ile ifade edilen siyah cisim spektral ışımasını türetmiştir. kara cisim ışıması kanunu denir. Tüm gerçek nesnelerin radyasyon miktarı, sadece nesnenin radyasyon dalga boyuna ve sıcaklığına değil, aynı zamanda nesneyi oluşturan malzemenin cinsine, hazırlama yöntemine, ısıl işleme, yüzey durumuna ve çevre koşullarına da bağlıdır. Bu nedenle, siyah cisim radyasyonu yasasını tüm pratik nesnelere uygulanabilir kılmak için, malzeme özellikleri ve yüzey durumları ile ilgili orantılı bir katsayı, yani yayma kuvveti getirilmelidir. Bu katsayı, gerçek cismin termal radyasyonunun kara cisim radyasyonuna ne kadar yakın olduğunu ve değerinin sıfır ile 1'den küçük bir değer arasında olduğunu gösterir. Radyasyon yasasına göre, malzemenin yayıcılığı bilindiği sürece, herhangi bir nesnenin kızılötesi radyasyon özellikleri bilinmektedir. Emisiviteyi etkileyen ana faktörler şunlardır: malzeme türü, yüzey pürüzlülüğü, fiziksel ve kimyasal yapı ve malzeme kalınlığı.
Bir hedefin sıcaklığını ölçmek için bir kızılötesi radyasyon termometresi kullanırken, önce hedefin kendi bant aralığı içindeki kızılötesi radyasyonunu ölçmek gerekir ve ardından ölçülen hedefin sıcaklığı termometre tarafından hesaplanır. Tek renkli bir pirometre, bir bant içindeki radyasyon miktarıyla orantılıdır; iki renkli bir pirometre, iki banttaki radyasyon miktarının oranıyla orantılıdır.
