Анализ на съвременните приложения на инфрачервените термометри
Принципът на измерване на температурата на инфрачервения термометър е да преобразува инфрачервената лъчиста енергия, излъчвана от обекта, в електрически сигнал. Размерът на инфрачервената лъчиста енергия съответства на температурата на самия обект. Според големината на преобразувания електрически сигнал може да се определи температурата на обекта. Инфрачервената технология за измерване на температурата е разработена за сканиране и измерване на температурата на повърхността с топлинни промени, определяне на образа на разпределението на температурата и бързо откриване на скрити температурни разлики. Това е инфрачервената термокамера. Инфрачервените термовизионни камери са използвани за първи път в армията. През 2019 г. TI Corporation от Съединените щати разработи първата в света инфрачервена сканираща разузнавателна система. По-късно технологията за инфрачервено термично изображение се използва последователно в самолети, танкове, военни кораби и други оръжия в западните страни, като система за термично наблюдение на разузнавателни цели, тя значително подобрява способността за търсене и поразяване на цели. Инфрачервената термовизионна камера, произведена от шведската компания AGA, заема водеща позиция в гражданската техника.
Инфрачервеният термометър се състои от оптична система, фотоелектрически детектор, усилвател на сигнала, обработка на сигнала, изходен дисплей и други части. Оптичната система събира енергията на целевото инфрачервено лъчение в своето зрително поле, а размерът на зрителното поле се определя от оптичните части на термометъра и неговата позиция. Инфрачервената енергия се фокусира върху фотодетектор и се преобразува в съответен електрически сигнал. Сигналът преминава през усилвателя и веригата за обработка на сигнала и се преобразува в стойността на температурата на измерената цел, след като се коригира според алгоритъма на вътрешната обработка на инструмента и излъчвателната способност на целта.
В природата всички обекти с температура по-висока от абсолютната нула непрекъснато излъчват инфрачервена радиационна енергия към околното пространство. Размерът на енергията на инфрачервеното лъчение на даден обект и нейното разпределение според дължината на вълната имат много тясна връзка с температурата на повърхността му. Следователно, чрез измерване на инфрачервената енергия, излъчвана от самия обект, температурата на неговата повърхност може да бъде точно определена, което е обективната основа за измерване на температурата на инфрачервеното лъчение.
Черното тяло е идеализиран радиатор, който абсорбира всички дължини на вълната на радиационна енергия, няма отражение или предаване на енергия и има коефициент на излъчване 1 на повърхността си. Въпреки това практическите обекти в природата почти не са черни тела. За да се изясни и получи разпределението на инфрачервеното лъчение, трябва да се избере подходящ модел при теоретични изследвания. Това е квантуваният осцилаторен модел на радиацията на телесната кухина, предложен от Планк, като по този начин се извежда законът за радиацията на черното тяло на Планк, тоест спектралното излъчване на черното тяло, изразено чрез дължина на вълната, което е отправната точка на всички теории за инфрачервеното излъчване, така че е наречен закон за излъчването на черното тяло. Количеството радиация на всички действителни обекти зависи не само от дължината на вълната на излъчване и температурата на обекта, но и от вида на материала, съставляващ обекта, метода на подготовка, термичния процес, състоянието на повърхността и условията на околната среда.
Инфрачервеното измерване на температурата приема метод за анализ точка по точка, т.е. топлинното излъчване на локална област от обекта се фокусира върху един детектор и мощността на излъчване се преобразува в температура чрез излъчвателната способност на известния обект. . Поради различните открити обекти, обхвати на измерване и случаи на употреба, дизайнът на външния вид и вътрешната структура на инфрачервените термометри са различни, но основната структура като цяло е подобна, включваща главно оптична система, фотодетектор, усилвател на сигнала и обработка на сигнала, изходен дисплей и други части. Инфрачервено лъчение, излъчвано от радиатор. Влизайки в оптичната система, инфрачервеното лъчение се модулира в променливо лъчение от модулатора и се преобразува в съответен електрически сигнал от детектора. Сигналът преминава през усилвателя и веригата за обработка на сигнала и се преобразува в стойността на температурата на измерената цел, след като бъде коригирана според алгоритъма в инструмента и целевата излъчвателна способност.
