Који су принципи и класификације инфрацрвених термометара
1. Инфрацрвени принцип
Сваки објекат са температуром изнад апсолутне нуле (-273 степена) емитује топлотно зрачење напоље. Разлике у температури објекта доводе до варијација у енергији зрачења и таласној дужини зрачења, при чему је инфрацрвено зрачење увек укључено у спектар. За објекте испод 1000 степени, инфрацрвени таласи представљају доминантне електромагнетне таласе у топлотном зрачењу. Стога, мерење инхерентног инфрацрвеног зрачења објекта омогућава прецизно откривање температуре његове површине, што чини објективну основу и основни принцип мерења инфрацрвене температуре.
Црно тело је идеалан радијатор који апсорбује сву упадну енергију зрачења преко таласних дужина без рефлексије или трансмисије, са површинском емисивношћу од 1. Међутим, практично сви природни објекти нису црно тело. Да би се разјаснили и квантификовали закони дистрибуције инфрацрвеног зрачења, потребан је теоријски модел за истраживање. Планк је предложио модел квантизованог осцилатора за зрачење шупљине и извео Планков закон зрачења црног тела, који дефинише спектрални сјај црних тела по таласној дужини. Служећи као камен темељац свих теорија инфрацрвеног зрачења, ово је такође познато као закон о зрачењу црног тела.
Поред таласне дужине зрачења и температуре објекта, на излаз зрачења стварних објеката утичу тип материјала, методе обраде, термичка историја, површински услови и фактори околине. Да би се закон о зрачењу црног тела применио на практичне објекте, уводи се пропорционални коефицијент који се односи на својства материјала и површинске услове, односно емисивност. Овај коефицијент показује колико је топлотно зрачење стварног објекта приближно оном црног тела, у распону од 0 до 1. У складу са законима зрачења, карактеристике инфрацрвеног зрачења било ког материјала могу се одредити када се зна његова емисивност. Кључни фактори који утичу на емисивност укључују тип материјала, храпавост површине, физичко-хемијску структуру и дебљину материјала.
2. Принцип рада и структура инфрацрвених термометара
У природи, сви објекти изнад апсолутне нуле непрекидно емитују инфрацрвено зрачење у околни простор. Магнитуда и дистрибуција таласне дужине инфрацрвеног зрачења објекта су у блиској корелацији са температуром његове површине. Дакле, прецизно мерење површинске температуре може се постићи хватањем инфрацрвене енергије самог објекта, што је основна основа термометрије инфрацрвеног зрачења.
Принцип рада инфрацрвених термометара је претварање инфрацрвене енергије зрачења коју емитују мерени објекти (нпр. растопљени челик) у електричне сигнале. Интензитет инфрацрвеног зрачења директно одговара температури објекта, а измерена температура се одређује на основу конвертоване јачине електричног сигнала.
Инфрацрвени термометар се састоји од оптичког система, фотоелектричног детектора, појачивача сигнала, јединице за обраду сигнала и излазног модула за приказ. Оптички систем прикупља енергију инфрацрвеног зрачења од мете унутар видног поља, чија је покривеност одређена оптичким компонентама и распоредом термометра. Фокусирана инфрацрвена енергија се претвара у пропорционалне електричне сигнале помоћу фотоелектричног детектора. Након појачања и обраде помоћу наменских кола, сигнали се калибришу преко уграђених алгоритама и циљаних параметара емисивности да би се добила коначна измерена вредност температуре.
Када мери циљну температуру инфрацрвеним термометром, уређај прво хвата инфрацрвено зрачење унутар подешеног спектралног опсега и у складу са тим израчунава циљну температуру. На основу принципа рада, инфрацрвени термометри се деле на једнобојне термометре и двобојне термометре (термометри омјера зрачења). Једнобојни термометри мере температуру пропорционалну интензитету зрачења унутар једног опсега, док двобојни термометри израчунавају температуру на основу односа зрачења два одвојена спектрална опсега.
3. Развој и класификација инфрацрвених термометара
Модерна технологија инфрацрвеног мерења температуре подржава скенирање термалне детекције на површинама са променљивом температуром како би се генерисале слике расподеле температуре и ефикасно идентификовале скривене температурне разлике, што је функција коју реализују инфрацрвени термални уређаји за снимање.
Технологија инфрацрвеног термичког снимања првобитно је примењена на војну опрему. Текас Инструментс (ТИ) је развио први светски систем за детекцију инфрацрвеног скенирања. Од тада, западне земље су широко усвојиле технологију инфрацрвеног термичког снимања за војне платформе, укључујући авионе, тенкове и ратне бродове, као системе за термичко циљање, увелико побољшавајући могућности претраживања и ударања циљева.
Опрема за инфрацрвено мерење температуре генерално је категорисана у три типа:
(1) Инфрацрвени тачкасти термометри: укључујући преносне и фиксне моделе за монтажу;
(2) Инфрацрвени скенери;
(3) Инфрацрвени термални апарати.
