Infrapunalämpömittarien periaatteet ja koostumus
Infrapunalämpömittarin lämpötilan mittausperiaate on muuntaa esineen (kuten sulan teräksen) lähettämä säteilyenergia sähköiseksi signaaliksi. Infrapunasäteilyenergian suuruus vastaa itse kohteen (kuten sulan teräksen) lämpötilaa. Muunnetun sähkösignaalin suuruuden perusteella voidaan määrittää kohteen (kuten sulan teräksen) lämpötila.
Infrapunalämpömittarin toimintaperiaate
Infrapunalämpömittari koostuu optisesta järjestelmästä, valoilmaisimesta, signaalivahvistimesta, signaalinkäsittelystä, näytön lähdöstä ja muista komponenteista. Optinen järjestelmä keskittää kohteen infrapunasäteilyenergian näkökenttään, ja näkökentän koon määräävät optiset komponentit ja niiden asennot lämpömittarissa. Infrapunaenergia kohdistetaan valoilmaisimeen ja muunnetaan vastaaviksi sähkösignaaleiksi. Signaali vahvistetaan ja prosessoidaan signaalinkäsittelypiirillä ja muunnetaan sitten mitatun kohteen lämpötila-arvoksi sen jälkeen, kun se on kalibroitu instrumentin sisäisen hoidon algoritmin ja kohteen emissiivisyyden mukaan.
Luonnossa kaikki esineet, joiden lämpötila on yli absoluuttisen nollan, lähettävät jatkuvasti infrapunasäteilyä ympäröivään tilaan. The
Objektin infrapunasäteilyenergian suuruus- ja aallonpituusjakauma liittyvät läheisesti 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 kaikkien aallonpituuksien säteilyenergiaa ilman heijastusta tai energian siirtymistä ja jonka pinnan emissiivisyys on 1. Luonnossa esiintyvät todelliset esineet eivät kuitenkaan ole juurikaan mustia kappaleita. Infrapunasäteilyn jakautumislain selkeyttämiseksi ja saamiseksi on teoreettisessa tutkimuksessa valittava sopiva malli. Tämä on Planckin ehdottama kvantisoitu oskillaattorimalli ruumiinontelon säteilystä, joka johti Planckin lain mustan kappaleen säteilystä, nimittäin mustan kappaleen säteilyn spektrisäteilystä ilmaistuna aallonpituudella. Tämä on kaikkien infrapunasäteilyteorioiden lähtökohta, joten sitä kutsutaan mustan kappaleen säteilylakiksi. Kaikkien todellisten esineiden säteilytaso ei riipu pelkästään kohteen säteilyn aallonpituudesta ja lämpötilasta, vaan myös tekijöistä, kuten materiaalityypistä, valmistusmenetelmästä, lämpöprosessista, pinnan tilasta ja ympäristöolosuhteista, joista kohde muodostuu. Siksi, jotta mustan kappaleen säteilylaki soveltuisi kaikkiin käytännön esineisiin, on otettava käyttöön materiaalin ominaisuuksiin ja pintatiloihin liittyvä suhteellisuuskerroin eli emissiokyky. Tämä kerroin edustaa astetta, jolla todellisen kohteen lämpösäteily on lähellä mustan kappaleen säteilyä, ja arvot ovat välillä nolla ja arvot alle 1. Säteilylain mukaan minkä tahansa kohteen infrapunasäteilyn ominaisuudet tunnetaan niin kauan kuin materiaalin emissiokyky tunnetaan. Tärkeimmät emissiivisuuteen vaikuttavat tekijät ovat: materiaalityyppi, pinnan karheus, fysikaalinen ja kemiallinen rakenne sekä materiaalin paksuus.
