Teoretické principy infračervené termometrie a aplikace infračervené termometrie
Existuje mnoho způsobů, jak měřit teplotu. Teploměry lze rozdělit do dvou kategorií: kontaktní přístroje pro měření teploty a bezkontaktní přístroje pro měření teploty. Mezi kontaktní typy patří známé kapalinové teploměry, termočlánkové teploměry, odporové tepelné teploměry atd. Jak všichni víme, teplota je jedním z nejdůležitějších parametrů v systémech vytápění, přívodu plynu, ventilace a klimatizace. Zejména v procesu tepelného měření je přesnost teploty často klíčem k určení úspěchu nebo neúspěchu experimentu. Proto je ve strojírenství nezbytný přístroj pro měření vysokých teplot. Proto tento článek představí principy a aplikace infračervených teploměrů mezi nástroji pro měření teploty.
Teoretický princip infračerveného měření teploty:
V přírodě, když je teplota objektu vyšší než nula, v důsledku existence vnitřního tepelného pohybu bude objekt nepřetržitě vyzařovat elektromagnetické vlny do okolí, včetně infračervených paprsků s rozsahem vlnových délek 0,75µm~100µm . Jeho charakteristikou je, že při dané teplotě a vlnové délce má zářivá energie vyzařovaná předmětem velkou hodnotu. Tento materiál se nazývá černé těleso a jeho koeficient odrazu je nastaven na 1. Koeficient odrazu ostatních materiálů je menší než 1, což se nazývá černé těleso. Šedé těleso, protože vztah mezi spektrální radiační silou P (λT) černého tělesa a teplotou T splňuje Planckův zákon. Ukazuje, že při teplotě T je zářivý výkon černého tělesa na jednotku plochy při vlnové délce λ P(λT).
S rostoucí teplotou se zářivá energie předmětu stává silnější. To je výchozí bod teorie infračerveného záření a základ pro konstrukci jednopásmových infračervených teploměrů.
S rostoucí teplotou se radiační vrchol posouvá do krátkovlnného směru (doleva) a splňuje Wienův teorém o posunu. Vlnová délka na vrcholu je nepřímo úměrná teplotě T a tečkovaná čára je čára spojující vrcholy. Tento vzorec nám říká, proč vysokoteplotní teploměry většinou pracují na krátkých vlnách a nízkoteplotní teploměry většinou pracují na dlouhých vlnách.
Rychlost změny vyzařované energie s teplotou je větší na krátkých vlnových délkách než na dlouhých vlnových délkách. To znamená, že teploměry pracující na krátkých vlnových délkách mají relativně vysoký poměr signálu k šumu (vysokou citlivost) a silnou ochranu proti rušení. Teploměr by se měl snažit pracovat na maximální vlnové délce. To je zvláště důležité v případě malých nízkoteplotních cílů.
Infračervený teploměr se skládá z optického systému, fotoelektrického detektoru, zesilovače signálu, zpracování signálu, výstupu na displej a dalších částí. Záření z měřeného objektu a zdroje zpětné vazby je modulováno modulátorem a poté přivedeno do infračerveného detektoru. Rozdíl mezi oběma signály je zesílen inverzním zesilovačem a řídí teplotu zpětnovazebního zdroje tak, aby spektrální záření zpětnovazebního zdroje bylo stejné jako spektrální záření objektu. Displej zobrazuje teplotu jasu měřeného objektu
