Kızılötesi termometrenin çalışma prensibi, sınıflandırılması ve modern uygulaması
Kızılötesi termometrenin sıcaklık ölçüm prensibi, nesne (ergimiş çelik gibi) tarafından yayılan kızılötesi ışınların radyan enerjisini elektrik sinyaline dönüştürmektir. Kızılötesi ışıma enerjisinin boyutu, nesnenin (ergimiş çelik gibi) sıcaklığına karşılık gelir. , bir nesnenin (ergimiş çelik gibi) sıcaklığı belirlenebilir. Kızılötesi sıcaklık ölçüm teknolojisi, termal değişimlerle yüzeyin sıcaklığını taramak ve ölçmek, sıcaklık dağılım görüntüsünü belirlemek ve gizli sıcaklık farklarını hızlı bir şekilde tespit etmek için geliştirilmiştir. Bu kızılötesi termal görüntüleyici. Kızılötesi termal görüntüleme kameraları ilk olarak orduda kullanıldı. 19 yılda, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki TI Corporation, dünyanın ilk kızılötesi taramalı keşif sistemini geliştirdi. Bundan sonra, kızılötesi termal görüntüleme teknolojisi, Batı ülkelerinde art arda uçaklarda, tanklarda, savaş gemilerinde ve diğer silahlarda keşif hedefleri için bir termal nişan sistemi olarak kullanıldı, hedefleri arama ve vurma yeteneğini büyük ölçüde geliştirdi. İsveçli AGA firmasının ürettiği kızılötesi termal görüntüleme kamerası sivil teknolojide lider konumdadır. Bununla birlikte, yaygın olarak kullanılan kızılötesi sıcaklık ölçüm teknolojisinin nasıl yapılacağı hala bir sorundur. Araştırmaya değer bir uygulama konusudur.
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 büyüklüğü 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.
Siyah cisim, radyasyon enerjisinin tüm dalga boylarını emen, enerji yansıması ve iletimi olmayan ve yüzeyinde 1 emisyon değerine sahip olan ideal bir yayıcıdır. Ancak doğadaki pratik nesneler neredeyse siyah cisimler değildir. Qinghe, kızılötesi radyasyonun dağılım yasasını elde etti ve teorik araştırmada, Planck tarafından önerilen vücut boşluğu radyasyonunun nicelleştirilmiş osilatör modeli olan uygun bir model seçilmelidir ve böylece Planck'ın kara cisim radyasyonu yasası, yani Tüm kızılötesi radyasyon teorilerinin çıkış noktası olan spektral ışıma, kara cisim radyasyonu yasası olarak adlandırılır. Tüm gerçek nesnelerin radyasyonu, yalnızca nesnenin radyasyon dalga boyuna ve sıcaklığına değil, aynı zamanda malzemenin türüne, hazırlama yöntemine ve nesnenin ısıl işlemine de bağlıdır. Yüzey durumu ve çevre koşulları gibi faktörlerle ilgilidir. 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 bir cismin termal radyasyonunun siyah bir cismin radyasyonuna ne kadar yakın olduğunu temsil eder ve değeri sıfır ile 1'den küçük bir değer arasındadır. Radyasyon yasasına göre, malzemenin emisyonu olduğu sürece biliniyorsa, 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 pirometreler, bir bant içindeki radyasyon miktarıyla orantılıdır; çift renkli pirometreler, iki banttaki radyasyon miktarının oranıyla orantılıdır.
Kızılötesi sıcaklık ölçümü noktadan noktaya bir analiz yöntemini benimser, yani nesnenin yerel bir bölgesinin termal radyasyonu tek bir dedektöre odaklanır ve radyasyon gücü bilinen nesnenin yayıcılığı yoluyla sıcaklığa dönüştürülür. . Farklı algılanan nesneler, ölçüm aralıkları ve kullanım durumları nedeniyle, kızılötesi termometrelerin görünüm tasarımı ve iç yapısı farklıdır, ancak esas olarak optik sistem, fotodetektör, sinyal yükseltici ve sinyal işleme, ekran çıkışı ve diğerlerini içeren temel yapı genel olarak benzerdir. parçalar. Bir radyatör tarafından yayılan kızılötesi radyasyon. Optik sisteme giren kızılötesi radyasyon, modülatör tarafından alternatif radyasyona modüle edilir ve detektör tarafından karşılık gelen bir elektrik sinyaline dönüştürülür. Sinyal, amplifikatör ve sinyal işleme devresinden geçerek cihazdaki algoritmaya ve hedef emisiviteye göre düzeltildikten sonra ölçülen hedefin sıcaklık değerine dönüştürülür.
