Nykyaikaisten infrapunalämpömittarisovellusten analyysi
Infrapunalämpömittarin lämpötilan mittausperiaate on muuntaa kohteen lähettämä infrapunasäteilyenergia sähköiseksi signaaliksi. Infrapunasäteilyenergian koko vastaa itse kohteen lämpötilaa. Muunnetun sähkösignaalin koon mukaan voidaan määrittää kohteen lämpötila. Infrapunalämpötilan mittaustekniikka on kehitetty skannaamaan ja mittaamaan pinnan lämpötilaa lämpömuutoksilla, määrittämään sen lämpötilajakautumakuva ja havaitsemaan nopeasti piilossa olevat lämpötilaerot. Tämä on infrapunalämpökamera. Infrapunalämpökameroita käytettiin ensimmäisen kerran armeijassa. Vuonna 2019 yhdysvaltalainen TI Corporation kehitti maailman ensimmäisen infrapunaskannaustiedustelujärjestelmän. Myöhemmin infrapunalämpökuvaustekniikkaa käytettiin peräkkäin lentokoneissa, tankeissa, sota-aluksissa ja muissa aseissa länsimaissa , lämpöhavaintojärjestelmänä tiedustelukohteisiin, se parantaa huomattavasti kykyä etsiä ja lyödä kohteita. Ruotsalaisen AGA-yhtiön valmistama infrapunalämpökamera on johtavassa asemassa siviiliteknologiassa.
Infrapunalämpömittari koostuu optisesta järjestelmästä, valosähköisestä ilmaisimesta, signaalivahvistimesta, signaalinkäsittelystä, näytön lähdöstä ja muista osista. Optinen järjestelmä kerää kohde-infrapunasäteilyenergian näkökenttään, ja näkökentän koon määräävät lämpömittarin optiset osat ja sen sijainti. Infrapunaenergia kohdistetaan valoilmaisimeen ja muunnetaan vastaavaksi sähköiseksi signaaliksi. Signaali kulkee vahvistimen ja signaalinkäsittelypiirin läpi ja muunnetaan mitatun kohteen lämpötila-arvoksi sen jälkeen, kun se on korjattu instrumentin sisäisen käsittelyn algoritmin ja kohteen emissiokyvyn mukaisesti.
Luonnossa kaikki esineet, joiden lämpötila on korkeampi kuin absoluuttinen nolla, lähettävät jatkuvasti infrapunasäteilyä ympäröivään tilaan. Kohteen infrapunasäteilyenergian koolla ja sen jakautumisella aallonpituuden mukaan on hyvin läheinen yhteys sen pintalämpötilaan. Siksi mittaamalla kohteen itsensä säteilemää infrapunaenergiaa voidaan määrittää tarkasti sen pintalämpötila, joka on objektiivinen perusta infrapunasäteilyn lämpötilamittaukselle.
Musta kappale on idealisoitu säteilijä, joka absorboi kaikki säteilyenergian aallonpituudet, ei heijastu tai siirrä energiaa ja jonka pinnalla on emissiokyky 1. Käytännön esineet luonnossa eivät kuitenkaan ole juurikaan mustia kappaleita. Infrapunasäteilyn jakauman selkeyttämiseksi ja saamiseksi teoreettisessa tutkimuksessa on valittava sopiva malli. Tämä on Planckin ehdottama kvantisoitu oskillaattorimalli ruumiinontelon säteilystä, joten johdettu Planckin mustan kappaleen säteilyn laki eli mustan kappaleen spektrisäteily aallonpituudella ilmaistuna, joka on kaikkien infrapunasäteilyteorioiden lähtökohta, joten se on kutsutaan mustan kappaleen säteilyn laiksi. Kaikkien todellisten esineiden säteilymäärä ei riipu pelkästään säteilyn aallonpituudesta ja kohteen lämpötilasta, vaan myös kohteen muodostavan materiaalin tyypistä, valmistusmenetelmästä, lämpöprosessista, pinnan tilasta ja ympäristöolosuhteista.
Infrapunalämpötilan mittauksessa käytetään pistekohtaista analyysimenetelmää, eli kohteen paikallisen alueen lämpösäteily keskitetään yhteen ilmaisimeen ja säteilyteho muunnetaan lämpötilaksi tunnetun kohteen emissiivisyyden kautta. . Erilaisten havaittujen kohteiden, mittausalueiden ja käyttötilanteiden vuoksi infrapunalämpömittarien ulkonäkö ja sisäinen rakenne ovat erilaisia, mutta perusrakenne on yleensä samanlainen, sisältäen pääasiassa optisen järjestelmän, valotunnistimen, signaalivahvistimen ja signaalinkäsittelyn, näytön ulostulon ja muut osat. Säteilijän lähettämä infrapunasäteily. Optiseen järjestelmään saapuessaan modulaattori moduloi infrapunasäteilyn vuorottelevaksi säteilyksi ja muuntaa sen vastaavaksi sähköiseksi signaaliksi ilmaisimen toimesta. Signaali kulkee vahvistimen ja signaalinkäsittelypiirin läpi ja muunnetaan mitatun kohteen lämpötila-arvoksi sen jälkeen, kun se on korjattu instrumentissa olevan algoritmin ja kohteen emissiivisyyden mukaan.
