Принцип на работа и приложение на инфрачервения термометър
Основна инфрачервена теория
През 1672 г. е открито, че слънчевата светлина (бялата светлина) е съставена от светлина с различни цветове. В същото време Нютон прави извода, че монохроматичната светлина е по-проста по природа от бялата светлина. Използвайте дихроична призма, за да разложите слънчевата светлина (бяла светлина) на монохроматични светлини от червено, оранжево, жълто, зелено, синьо, синьо, лилаво и т.н. През 1800 г. британският физик FW Huxel открива инфрачервените лъчи, когато изучава различни цветни светлини от топлинна гледна точка. Когато изучавал топлината на различни цветове на светлината, той умишлено блокирал единствения прозорец на тъмната стая с тъмна плоча и отворил правоъгълен отвор в плочата, а в дупката била монтирана призма за разделяне на лъчи. Когато слънчевата светлина преминава през призмата, тя се разлага на цветни светлинни ленти и се използва термометър за измерване на топлината, съдържаща се в различни цветове в светлинните ленти. За да се сравни с околната температура, Huxel използва няколко термометра, поставени близо до цветната светлинна лента, като сравнителни термометри за измерване на околната температура. По време на експеримента той случайно откри странен феномен: термометър, поставен извън червеникавата светлина, имаше по-висока стойност от другите температури в стаята. Чрез проба и грешка тази така наречена високотемпературна зона с най-много топлина винаги се намира извън червената светлина в края на светлинната лента Z. Така той обяви, че в допълнение към видимата светлина има и „гореща линия " невидими за човешкото око в радиацията, излъчвана от слънцето. Тази невидима „гореща линия“ се намира извън червената светлина и се нарича инфрачервена светлина. Инфрачервеното е вид електромагнитна вълна, която има същата същност като радиовълните и видимата светлина. Откриването на инфрачервените лъчи е скок в човешкото разбиране на природата и отвори нов широк път за изследване, използване и развитие на инфрачервените технологии.
Дължината на вълната на инфрачервените лъчи е между 0,76 и 100 μm. Според обхвата на дължината на вълната, той може да бъде разделен на четири категории: близък инфрачервен, среден инфрачервен, далечен инфрачервен и изключително далечен инфрачервен. Неговата позиция в непрекъснатия спектър на електромагнитните вълни е областта между радиовълните и видимата светлина. . Инфрачервеното лъчение е едно от най-мащабните електромагнитни лъчения в природата. Основава се на факта, че всеки обект ще произвежда свои собствени молекулярни и атомни неравномерни движения в конвенционална среда и непрекъснато излъчва топлинна инфрачервена енергия, молекули и атоми. Колкото по-интензивно е движението, толкова по-голяма е излъчената енергия и обратното, толкова по-малка е излъчената енергия.
Обекти с температура над нулата ще излъчват инфрачервени лъчи поради собственото си молекулярно движение. След като силовият сигнал, излъчван от обекта, се преобразува в електрически сигнал от инфрачервения детектор, изходният сигнал на устройството за изображения може напълно да симулира пространственото разпределение на температурата на повърхността на сканирания обект един по един. След като бъде обработен от електронната система, той се предава на екрана на дисплея и се получава топлинното изображение, съответстващо на разпределението на топлината върху повърхността на обекта. С помощта на този метод е възможно да се реализира изобразяване на термично състояние на дълги разстояния и измерване на температурата на целта и да се анализира и преценява.
Принцип на термовизионната камера
Инфрачервената термична камера използва инфрачервен детектор, обектив за оптично изобразяване и оптично-механична система за сканиране (настоящата усъвършенствана технология на фокалната равнина пропуска оптично-механичната система за сканиране), за да получи модела на разпределение на енергията на инфрачервеното лъчение на измерената цел и да го отрази към фоточувствителния сензор на инфрачервения детектор. На елемента, между оптичната система и инфрачервения детектор, има оптико-механичен сканиращ механизъм (фокалната равнинна термокамера няма този механизъм) за сканиране на инфрачервеното топлинно изображение на измервания обект и фокусиране върху устройството или спектроскопичен детектор. Енергията на инфрачервеното лъчение се преобразува в електрически сигнал от детектора и инфрачервеното топлинно изображение се показва на телевизионен екран или монитор след обработка на усилване, преобразуване или стандартен видео сигнал. Този вид термично изображение съответства на термичното разпределително поле върху повърхността на обекта; това е по същество разпределението на топлинното изображение на инфрачервеното лъчение на всяка част от измервания целеви обект. Тъй като сигналът е много слаб в сравнение с изображението във видимата светлина, му липсват слоеве и триизмерност. Следователно, за да се прецени по-ефективно полето на инфрачервеното разпределение на топлината на измерената цел по време на действителната работа, често се използват някои спомагателни мерки за увеличаване на практическите функции на инструмента, като яркост на изображението, контрол на контраста, реална стандартна корекция, фалшива цветопредаване и други технологии
Развитието на термовизионни камери
През 1800 г. британският физик Ф. У. Хъксел открива инфрачервените лъчи, което отваря широк път за прилагането на инфрачервената технология от хора. По време на Първата световна война германците използват инфрачервени тръби за промяна на изображението като устройства за фотоелектрическо преобразуване, за да разработят активни устройства за нощно виждане и инфрачервено комуникационно оборудване, което постави основата за развитието на инфрачервената технология.
След Втората световна война първото поколение устройство за инфрачервено изображение за военната област е разработено от Texas Instruments Corporation на Съединените щати след почти година на проучване. Тя се нарича инфрачервена система за намиране (FLIR), която използва оптично-механичната система за сканиране на инфрачервеното лъчение на измерената цел. Фотонният детектор получава признаците на двуизмерно инфрачервено лъчение и след фотоелектрично преобразуване и серия от инструменти за обработка се формира сигнал за видео изображение. Оригиналната форма на тази система е записващо устройство за автоматично разпределение на температурата не в реално време. По-късно, с разработването на индиев антимонид и легирани с германий живачни фотонни детектори през 50-те години на миналия век, започнаха да се появяват високоскоростно сканиране и показване в реално време на целеви топлинни изображения. система.
