Infrapunalämpömittarien teoreettinen periaate ja sovellus
Luonnossa, kun kohteen lämpötila on absoluuttisen nollan yläpuolella, se lähettää jatkuvasti sähkömagneettisia aaltoja ympäristöön sisäisen lämpöliikkeen vuoksi. Nämä aallot sisältävät infrapunasäteilyn aallonpituusalueella 0,75 µm - 100 µm. Tyypillinen ominaisuus on, että tietyllä lämpötilalla ja aallonpituudella kohteen lähettämä säteilyenergia saavuttaa maksiminsa. Tällaista ihanteellista ainetta kutsutaan mustaksi kappaleeksi, jonka emissiivisyys on 1. Kaikkia muita aineita, joiden emissiokyky on pienempi kuin 1, kutsutaan harmaiksi kappaleiksi.
Mustan kappaleen spektrinen säteilyteho P(λ,T) noudattaa Planckin lakia absoluuttisen lämpötilan T funktiona. Tämä laki kuvaa mustan kappaleen säteilytehoa pinta-alayksikköä kohden aallonpituudella λ ja absoluuttisella lämpötilalla T.
Lämpötilan noustessa kohteen säteilyenergia vahvistuu. Tämä on infrapunasäteilyteorian perusta ja yksikaistaisten infrapunalämpömittareiden suunnitteluperusta.
Lämpötilan noustessa säteilyhuippu siirtyy lyhyempiä aallonpituuksia kohti (vasemmalle) noudattaen Wienin siirtymälakia: huippuaallonpituus on kääntäen verrannollinen absoluuttiseen lämpötilaan T. Katkoviiva edustaa näiden huippuarvojen paikkaa. Tämä suhde selittää, miksi korkean lämpötilan lämpömittarit toimivat useimmiten lyhyillä aallonpituuksilla, kun taas matalan lämpötilan lämpömittarit käyttävät pidempiä aallonpituuksia.
Säteilyenergian muutosnopeus suhteessa lämpötilaan on suurempi lyhyemmillä aallonpituuksilla kuin pidemmillä. Toisin sanoen lyhyemmillä aallonpituuksilla toimivilla lämpömittareilla on korkeampi signaali-kohinasuhde (korkeampi herkkyys) ja vahvempi häiriönestokyky. Lämpömittarit tulisi ihanteellisesti suunnitella toimimaan lähellä huippuaallonpituutta, erityisesti matalassa lämpötilassa ja pienissä kohteissa, joissa tämä tekijä on erityisen kriittinen.
Osa kaksi
Infrapunalämpömittari koostuu optisesta järjestelmästä, valosähköisestä ilmaisimesta, signaalivahvistimesta, signaalinkäsittelypiireistä ja näytön ulostulomoduulista. Mitatusta kohteesta ja vertailulähteestä tuleva säteily moduloidaan modulaattorilla ja syötetään sitten infrapunatunnistimeen. Näiden kahden signaalin eroa vahvistaa käänteisvahvistin, joka vastaa sen referenssilähteen säteilyä, ja sitä käytetään ohjaamaan lämpötilan säteilyä. mitattu kohde.Näyttö näyttää sitten mitatun kohteen kirkkauslämpötilan.
