Infrapunalämpömittarin toimintaperiaate ja sovellus
Infrapuna-perusteoria
Vuonna 1672 havaittiin, että auringonvalo (valkoinen valo) koostuu erivärisistä valoista. Samaan aikaan Newton teki johtopäätöksen, että yksivärinen valo on luonnostaan yksinkertaisempaa kuin valkoinen valo. Käytä dikroista prismaa hajottaaksesi auringonvaloa (valkoista valoa) yksivärisiksi valoiksi, joita ovat punaiset, oranssit, keltaiset, vihreät, siniset, siniset, violetit jne. Vuonna 1800 brittiläinen fyysikko FW Huxel löysi infrapunasäteet tutkiessaan erilaisia värillisiä valoja lämpönäkökulmasta. Kun hän tutki eri värien valon lämpöä, hän peitti tarkoituksella pimeän huoneen ainoan ikkunan tummalla levyllä ja avasi levyyn suorakaiteen muotoisen reiän ja reikään asennettiin säteenjakajaprisma. Kun auringonvalo kulkee prisman läpi, se hajoaa värillisiksi valovyöhykkeiksi ja lämpömittarilla mitataan valokaistojen eri värien sisältämää lämpöä. Vertaakseen ympäristön lämpötilaan Huxel käytti useita lämpömittareita, jotka oli sijoitettu lähelle värillistä valokaistaa, vertailulämpötireinä ympäristön lämpötilan mittaamiseen. Kokeen aikana hän havaitsi vahingossa oudon ilmiön: punertavan valon ulkopuolelle sijoitetulla lämpömittarilla oli korkeampi arvo kuin muilla huoneen lämpötiloilla. Yrityksen ja erehdyksen kautta tämä niin kutsuttu korkean lämpötilan vyöhyke, jossa on eniten lämpöä, sijaitsee aina punaisen valon ulkopuolella valokaistan Z reunalla. Niinpä hän ilmoitti, että näkyvän valon lisäksi on olemassa myös "kuuma linja". " ihmissilmälle näkymätön auringon lähettämässä säteilyssä. Tämä näkymätön "kuuma linja" sijaitsee punaisen valon ulkopuolella ja sitä kutsutaan infrapunavaloksi. Infrapuna on eräänlainen sähkömagneettinen aalto, jolla on sama olemus kuin radioaalloilla ja näkyvällä valolla. Infrapunan löytäminen on harppaus ihmisen luonnon ymmärtämisessä, ja se on avannut uuden laajan tien infrapunateknologian tutkimukseen, hyödyntämiseen ja kehittämiseen.
Infrapunasäteiden aallonpituus on välillä 0,76 - 100 μm. Aallonpituusalueen mukaan se voidaan jakaa neljään luokkaan: lähi-infrapuna, keski-infrapuna, kauko-infrapuna ja äärimmäinen kauko-infrapuna. Sen sijainti jatkuvassa sähkömagneettisten aaltojen spektrissä on radioaaltojen ja näkyvän valon välinen alue. . Infrapunasäteily on yksi laajimmista sähkömagneettisista säteilyistä luonnossa. Se perustuu siihen tosiasiaan, että mikä tahansa esine tuottaa omat molekyyli- ja atomien epäsäännölliset liikkeensä tavanomaisessa ympäristössä ja säteilee jatkuvasti lämpöä infrapunaenergiaa, molekyylejä ja atomeja. Mitä intensiivisempi liike, sitä suurempi säteilevä energia ja päinvastoin, sitä pienempi säteilevä energia.
Kohteet, joiden lämpötila ylittää nollan, säteilevät infrapunasäteitä oman molekyyliliikkeensä vuoksi. Kun kohteen säteilemä tehosignaali on muutettu infrapunatunnistimella sähköiseksi signaaliksi, kuvantamislaitteen lähtösignaali voi täysin simuloida skannatun kohteen pintalämpötilan spatiaalista jakautumista yksitellen. Sen jälkeen kun se on käsitelty elektroniikkajärjestelmällä, se välitetään näyttöruudulle ja saadaan lämpökuva, joka vastaa lämmön jakautumista kohteen pinnalla. Tällä menetelmällä on mahdollista toteuttaa kohteen pitkän matkan lämpötilakuvantaminen ja lämpötilamittaus sekä analysoida ja arvioida.
Lämpökameran periaate
Infrapunalämpökamera käyttää infrapunailmaisinta, optista kuvantamisobjektiivia ja optis-mekaanista skannausjärjestelmää (nykyinen edistynyt polttotasotekniikka jättää pois optis-mekaanisen skannausjärjestelmän) vastaanottaakseen mitatun kohteen infrapunasäteilyn energian jakautumiskuvion ja heijastaakseen sen valoherkkään anturiin. infrapunatunnistimesta. Elementissä, optisen järjestelmän ja infrapunailmaisimen välissä, on optis-mekaaninen skannausmekanismi (polttotason lämpökamerassa tätä mekanismia ei ole), jolla skannataan mitattavan kohteen infrapunalämpökuva ja tarkennetaan yksikköön tai spektroskooppinen ilmaisin. Ilmaisin muuntaa infrapunasäteilyn sähköiseksi signaaliksi ja infrapunalämpökuva näytetään TV-ruudulla tai näytöllä vahvistuskäsittelyn, muuntamisen tai tavallisen videosignaalin jälkeen. Tällainen lämpökuva vastaa lämmönjakaumakenttää kohteen pinnalla; se on olennaisesti mitattavan kohteen kunkin osan infrapunasäteilyn lämpökuvajakauma. Koska signaali on hyvin heikko verrattuna näkyvän valon kuvaan, siitä puuttuu kerroksia ja kolmiulotteisuutta. Siksi, jotta mitatun kohteen infrapunalämmönjakokenttää voitaisiin arvioida tehokkaammin todellisen toiminnan aikana, käytetään usein joitain aputoimenpiteitä laitteen käytännön toimintojen lisäämiseksi, kuten kuvan kirkkaus, kontrastin säätö, todellinen standardikorjaus, väärä. värintoisto ja muut tekniikat
Lämpökuvauskameroiden kehitys
Vuonna 1800 brittiläinen fyysikko FW Huxel löysi infrapunan, joka avasi laajan tien infrapunatekniikan ihmisille. Ensimmäisessä maailmansodassa saksalaiset käyttivät infrapunakuvanvaihtoputkia valosähköisinä muunnoslaitteina kehittääkseen aktiivisia pimeänäkölaitteita ja infrapunaviestintälaitteita, mikä loi perustan infrapunatekniikan kehitykselle.
Toisen maailmansodan jälkeen yhdysvaltalainen Texas Instruments Corporation kehitti ensimmäisen sukupolven infrapunakuvauslaitteen sotilaskentälle lähes vuoden tutkimuksen jälkeen. Sitä kutsutaan infrapunaetsintäjärjestelmäksi (FLIR), joka käyttää optista mekaanista järjestelmää mittaamaan mitatun kohteen infrapunasäteilyä. Fotonitunnistin vastaanottaa kaksiulotteisen infrapunasäteilyn merkit ja valosähköisen muuntamisen ja sarjan instrumenttikäsittelyn jälkeen muodostuu videokuvasignaali. Tämän järjestelmän alkuperäinen muoto on ei-reaaliaikainen automaattinen lämpötilan jakautumisen tallennin. Myöhemmin, kun indiumantimonidi- ja germanium-seostettu elohopeafotoniilmaisimia kehitettiin 1950-luvulla, nopea skannaus ja kohteen lämpökuvien reaaliaikainen näyttö alkoivat ilmaantua. järjestelmä.
