Analyysi infrapunalämpömittaritekniikan nykyaikaisista sovelluksista
Infrapunalämpömittarin lämpötilan mittausperiaate on muuntaa kohteen lähettämien infrapunasäteiden säteilyenergia sähköiseksi signaaliksi. Infrapunasäteilyenergian koko vastaa itse kohteen lämpötilaa. Muunnetun sähkösignaalin koon mukaan voidaan määrittää kohteen lämpötila. Infrapunalämpötilan mittaustekniikka on kehittynyt siihen pisteeseen, että se pystyy skannaamaan ja mittaamaan pinnan lämpötilaa lämpömuutoksilla, määrittämään sen lämpötilajakauman kuvan ja havaitsemaan nopeasti piilossa olevat lämpötilaerot. Tämä on infrapunalämpökamera. Infrapunalämpökameroita käytettiin ensimmäisen kerran armeijassa. Amerikkalainen TI Company kehitti maailman ensimmäisen infrapunaskannaustiedustelujärjestelmän vuonna 1999. Siitä lähtien infrapunalämpökuvaustekniikkaa on käytetty länsimaissa lentokoneissa, tankeissa, sotalaivoissa ja muissa aseissa. , lämpöhavaintojärjestelmänä tiedustelukohteisiin, 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. Näkökentän koon määräävät lämpömittarin optiset osat ja niiden sijainnit. Infrapunaenergia kohdistetaan valoilmaisimeen ja muunnetaan vastaavaksi sähköiseksi signaaliksi. Signaali kulkee vahvistimen ja signaalinkäsittelypiirin läpi ja muunnetaan mitatun kohteen lämpötila-arvoksi korjauksen jälkeen instrumentin sisäisen käsittelyalgoritmin ja kohteen emissiivisyyden mukaisesti.
Luonnossa kaikki esineet, joiden lämpötila on korkeampi kuin absoluuttinen nolla, lähettävät jatkuvasti infrapunasäteilyä ympäröivään tilaan. Kohteen infrapunasäteilyenergian määrä ja sen jakautuminen aallonpituuden mukaan liittyvät läheisesti sen pintalämpötilaan. Siksi mittaamalla itse kohteen säteilemää infrapunaenergiaa sen pintalämpötila voidaan mitata tarkasti. Tämä on objektiivinen perusta, johon infrapunasäteilyn lämpötilan mittaus perustuu.
Musta kappale on idealisoitu säteilijä, joka absorboi säteilyenergiaa kaikilla aallonpituuksilla ilman energian heijastusta tai läpäisyä. Sen pintaemissiokyky on 1. Lähes kaikki luonnossa esiintyvät todelliset esineet eivät kuitenkaan ole mustia kappaleita. Infrapunasäteilyn jakautumissääntöjen selkeyttämiseksi ja saamiseksi teoreettisessa tutkimuksessa on valittava sopiva malli. Tämä on Planckin ehdottama kvantisoitu oskillaattorimalli kehon ontelosäteilystä. Johdettiin Planckin laki mustan kappaleen säteilystä, eli mustan kappaleen spektrisäteilystä ilmaistuna aallonpituudella. Tämä on kaikkien infrapunasäteilyteorioiden lähtökohta, joten sitä kutsutaan mustan kappaleen säteilylakiksi. Kaikkien todellisten esineiden säteilymäärä ei riipu pelkästään säteilyn aallonpituudesta ja kohteen lämpötilasta, vaan myös tekijöistä, kuten materiaalityypistä, valmistusmenetelmästä, lämpöprosessista, pinnan tilasta ja kohteen ympäristöolosuhteista.
Infrapunalämpötilan mittaus ottaa käyttöön pistekohtaisen analyysin, eli kohteen paikallisen alueen lämpösäteily keskitetään yhteen ilmaisimeen ja säteilyteho muunnetaan lämpötilaksi tunnetun kohteen emissiokyvyn kautta. Erilaisten havaittavien kohteiden, mittausalueiden ja käyttötilanteiden vuoksi infrapunalämpömittarien ulkonäkö ja sisäinen rakenne ovat erilaiset, mutta perusrakenteet ovat pääosin samanlaisia, mukaan lukien optiset järjestelmät, valoilmaisimet, signaalivahvistimet ja signaalinkäsittely sekä näyttölähdöt. koostuu muista osista. Säteilijän lähettämä infrapunasäteily. Optiseen järjestelmään saapuessaan modulaattori moduloi infrapunasäteilyn vuorottelevaksi säteilyksi, jonka jälkeen ilmaisin muuntaa vastaaviksi sähköisiksi signaaleiksi. Signaali kulkee vahvistimen ja signaalinkäsittelypiirin läpi ja muunnetaan mitatun kohteen lämpötila-arvoksi instrumentissa olevan algoritmin ja kohteen emissiivisyyden mukaisen korjauksen jälkeen.
