Složení a princip činnosti infračerveného teploměru
Infračervený systém: Infračervený teploměr se skládá z optického systému, optoelektroniky, zesilovače signálu, zpracování signálu, výstupu na displej a dalších komponent. Optický systém shromažďuje energii infračerveného záření cíle ve svém zorném poli a velikost zorného pole je určena optickými součástmi a jejich polohami teploměru. Infračervená energie je zaměřena na fotoelektřinu a přeměněna na odpovídající elektrické signály. Signál je po zesílení a zpracování obvodem zpracování signálu převeden na hodnotu teploty testovaného cíle a korigován podle algoritmu vnitřní úpravy přístroje a emisivity cíle. Pochopení principu fungování, technických specifikací, pracovních podmínek prostředí, provozu a údržby infračervených teploměrů je pro uživatele základem pro správný výběr a používání infračervených teploměrů.
Kromě toho by měly být zvažovány podmínky prostředí cíle a teploměru, jako je teplota, atmosféra, znečištění a interference, z hlediska jejich vlivu na ukazatele výkonnosti a metody korekce. Jakýkoli objekt s teplotou nad relativní nulou bude emitovat infračervené záření. Infračervený teploměr přijímá a měří vlnovou délku infračerveného záření emitovaného objektem a může získat odpovídající teplotu. Všechny objekty s teplotou nad relativní nulou neustále vyzařují energii infračerveného záření do okolního prostoru. Velikost a rozložení vlnových délek energie infračerveného záření objektu úzce souvisí s jeho povrchovou teplotou. Měřením infračervené energie vyzařované samotným objektem lze tedy přesně změřit jeho povrchovou teplotu, což je objektivní základ pro měření teploty infračerveného záření. Zákon záření černého tělesa: Černé těleso je idealizovaný zářič, který absorbuje energii záření všech vlnových délek bez jakéhokoli odrazu nebo přenosu energie. Jeho povrchová emisivita je 1.
Je třeba upozornit na to, že v přírodě neexistuje žádné skutečné černé těleso, ale abychom pochopili a získali distribuční zákon infračerveného záření, je nutné zvolit vhodný model v teoretickém výzkumu. Toto je kvantovaný oscilátorový model záření tělesné dutiny navržený Planckem, který odvozuje zákon Planckova záření černého tělesa, tj. spektrální záření černého tělesa vyjádřené ve vlnové délce. Toto je výchozí bod všech teorií infračerveného záření, odtud zákon záření černého tělesa. Vliv emisivity objektu na měření teploty záření: Téměř všechny skutečné objekty přítomné v přírodě nejsou černá tělesa. Množství záření všech skutečných objektů nezávisí pouze na vlnové délce záření a teplotě objektu, ale také na faktorech, jako je typ materiálu, způsob přípravy, tepelný proces, stav povrchu a podmínky prostředí, které tvoří objekt. Infračervená energie je soustředěna na fotoelektrický detektor a přeměněna na odpovídající elektrické signály. Signál je po kalibraci zesilovačem a obvodem zpracování signálu podle interního algoritmu přístroje a emisivity cíle převeden na hodnotu teploty testovaného cíle.
Proto, aby zákon vyzařování černého tělesa platil pro všechny praktické objekty, je nutné zavést proporcionální koeficient související s materiálovými vlastnostmi a stavy povrchu, konkrétně emisivitu. Tento koeficient představuje blízkost mezi tepelným zářením skutečného objektu a zářením černého tělesa s hodnotou mezi nulou a hodnotou menší než 1. Podle zákona záření, pokud je známa emisivita materiálu, infračervené záření vyzařovací charakteristiky jakéhokoli objektu jsou známy. Hlavními faktory, které ovlivňují emisivitu, jsou typ materiálu, drsnost povrchu, fyzikálně-chemická struktura a tloušťka materiálu. Při měření teploty cíle pomocí teploměru infračerveného záření je prvním krokem změření infračerveného záření cíle v jeho rozsahu vlnových délek a poté teploměr vypočítá teplotu měřeného cíle. Monochromatický teploměr je úměrný množství záření v pásmu; Poměr dvoubarevného teploměru k vyzařování dvou pásem je úměrný
