Infrapunalämpömittarin toimintaperiaate
Infrapunalämpömittarien toimintaperiaatteen, teknisten indikaattoreiden, ympäristön työolojen, toiminnan ja huollon ymmärtäminen on perusta sille, että käyttäjät valitsevat ja käyttävät infrapunalämpömittarit oikein. Infrapunalämpömittari koostuu optisesta järjestelmästä, valosähköisestä ilmaisimesta, signaalivahvistimesta, signaalinkäsittelystä, näytön lähdöstä ja muista osista. Optinen järjestelmä kerää kohde-infrapunasäteilyenergian näkökenttään, ja näkökentän koon määräävät lämpömittarin optiset osat ja sijainti. Infrapunaenergia kohdistetaan valoilmaisimeen ja muunnetaan vastaavaksi sähköiseksi signaaliksi. Signaali muunnetaan mitatun kohteen lämpötila-arvoksi sen jälkeen, kun se on kalibroitu vahvistimella ja signaalinkäsittelypiirillä instrumentin sisällä olevan algoritmin ja kohteen emissiivisyyden mukaisesti. Lisäksi tulee huomioida kohteen ja lämpömittarin ympäristöolosuhteet, kuten lämpötilan, ilmakehän, saasteiden ja häiriötekijöiden vaikutus suorituskykyindikaattoreihin ja korjausmenetelmään.
Kaikki esineet, joiden lämpötila on korkeampi kuin absoluuttinen nolla, lähettävät jatkuvasti infrapunasäteilyä ympäröivään tilaan. Kohteen infrapunasäteilyenergian koolla ja sen jakautumisella aallonpituuden mukaan on hyvin läheinen yhteys sen pintalämpötilaan. Siksi mittaamalla kohteen itsensä säteilemää infrapunaenergiaa voidaan määrittää tarkasti sen pintalämpötila, joka on objektiivinen perusta infrapunasäteilyn lämpötilamittaukselle. the
Mustan kappaleen säteilylaki: Musta kappale on idealisoitu säteilijä, joka absorboi kaikkien aallonpituuksien säteilyenergiaa, ei heijasta eikä 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. Planck, joka johtaa Planckin lain mustan kappaleen säteilystä, eli mustan kappaleen spektrin irradianssi, jota edustaa aallonpituus, on kaikkien infrapunasäteilyteorioiden lähtökohta, joten sitä kutsutaan mustan kappaleen säteilyn laiksi.
Kohteen emissiokyvyn 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 tunnetaan.
Tärkeimmät emissiivisuuteen vaikuttavat tekijät ovat: materiaalityyppi, pinnan karheus, fysikaalinen ja kemiallinen rakenne sekä materiaalin paksuus.
Infrapunasäteilylämpömittaria käytettäessä kohteen lämpötilan mittaamiseen on ensin mitattava kohteen infrapunasäteily sen kaistan alueella, minkä jälkeen lämpömittari laskee mitatun kohteen lämpötilan. Monokromaattiset pyrometrit ovat verrannollisia säteilyn määrään kaistan sisällä; kaksiväriset pyrometrit ovat verrannollisia näiden kahden kaistan säteilymäärän suhteeseen.
Infrapunajärjestelmä: Infrapunalämpömittari koostuu optisesta järjestelmästä, valoilmaisimesta, signaalivahvistimesta, signaalinkäsittelystä, näytön lähdöstä ja muista osista. Optinen järjestelmä kerää kohde-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.
