Mikä on infrapunalämpömittarin toimintaperiaate?
Ulkoisen lämpömittarin toimintaperiaate
Infrapunalämpömittarin toimintaperiaatteen, teknisten indikaattoreiden, ympäristötyöolosuhteiden, käytön ja huollon ymmärtäminen ryhmän ulkopuolella on auttaa käyttäjiä valitsemaan ja käyttämään infrapunalämpömittaria oikein.
Kaikki esineet, joiden lämpötila on korkeampi kuin absoluuttinen nolla, lähettävät jatkuvasti infrapunasäteilyä ympäröivään tilaan. Kohteen infrapunasäteilyn ominaisuudet – säteilyenergian koko ja sen jakautuminen aallonpituuden mukaan – ovat hyvin läheisessä yhteydessä sen pintalämpötilaan. Siksi mittaamalla kohteen itsensä säteilemää infrapunaenergiaa voidaan määrittää tarkasti sen pintalämpötila, joka on objektiivinen perusta infrapunasäteilyn lämpötilamittaukselle.
Mustan kehon säteilylaki:
Musta kappale on idealisoitu säteilijä, joka absorboi kaikki säteilyenergian aallonpituudet, ei heijastu tai siirrä energiaa ja jonka pinnalla on emissiokyky 1. On syytä huomauttaa, että luonnossa ei ole todellista mustaa kappaletta, mutta infrapunasäteilyn jakautumislain selvittämiseksi ja saamiseksi on teoreettisessa tutkimuksessa valittava sopiva malli, joka on ehdotettu kehon ontelosäteilyn kvantisoitu oskillaattorimalli. Planckin toimesta, joten Planckin laki mustan kappaleen säteilystä, eli mustan kappaleen spektrin irradianssi, jota edustaa aallonpituus, on kaikkien infrapunasäteilyteorioiden lähtökohta, joten sitä kutsutaan mustan kappaleen säteilyn laiksi.
Kohteen emissiivisuuden vaikutus säteilylämpötilan mittaukseen:
Luonnossa esiintyvät todelliset esineet eivät ole juurikaan mustia kappaleita. Kaikkien todellisten esineiden säteilymäärä ei riipu pelkästään säteilyn aallonpituudesta ja kohteen lämpötilasta, vaan myös kohteen muodostavan materiaalin tyypistä, valmistusmenetelmästä, lämpöprosessista, pinnan tilasta ja ympäristöolosuhteista. Siksi, jotta mustan kappaleen säteilyn lakia voitaisiin soveltaa kaikkiin käytännön esineisiin, on otettava käyttöön materiaalin ominaisuuksiin ja pintatiloihin liittyvä suhteellinen kerroin eli emissiokyky. Tämä kerroin ilmaisee, kuinka lähellä todellisen kohteen lämpösäteily on mustan kappaleen säteilyä ja sen arvo on nollan ja arvon välillä alle 1. Säteilylain mukaan niin kauan kuin materiaalin emissiokyky tunnetaan, minkä tahansa kohteen infrapunasäteilyn ominaisuudet voidaan tuntea.
Tärkeimmät emissiivisuuteen vaikuttavat tekijät ovat:
Materiaalin tyyppi, pinnan karheus, fysikaalinen ja kemiallinen rakenne ja materiaalin paksuus jne.
Infrapunasäteilylämpömittaria käytettäessä kohteen lämpötilan mittaamiseen on ensin mitattava kohteen infrapunasäteily sen kaistan alueella, minkä jälkeen lämpömittari laskee mitatun kohteen lämpötilan. Yksiväriset pyrometrit ovat verrannollisia säteilyn määrään kaistalla: kaksiväriset pyrometrit ovat verrannollisia näiden kahden kaistan säteilymäärän suhteeseen.
Infrapunajärjestelmä:
Infrapunalämpömittari koostuu optisesta järjestelmästä, valosähköisestä ilmaisimesta, signaalivahvistimesta, signaalinkäsittelystä, näytön lähdöstä ja muista osista. Optinen järjestelmä kerää kohteen 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.
