Princípios teóricos da termometria infravermelha e aplicações da termometria infravermelha
Existem muitas maneiras de medir a temperatura. Os termômetros podem ser divididos em duas categorias: instrumentos de medição de temperatura por contato e instrumentos de medição de temperatura sem contato. Os tipos de contato incluem os familiares termômetros de líquido, termômetros de termopar, termômetros de resistência térmica, etc. Como todos sabemos, a temperatura é um dos parâmetros mais importantes em sistemas de aquecimento, fornecimento de gás, ventilação e ar condicionado. Especialmente no processo de medição térmica, a precisão da temperatura é muitas vezes a chave para determinar o sucesso ou o fracasso do experimento. Portanto, um instrumento de medição de alta temperatura é essencial na engenharia. Portanto, este artigo apresentará os princípios e aplicações dos termômetros infravermelhos entre as ferramentas de medição de temperatura.
O princípio teórico da medição de temperatura infravermelha:
Na natureza, quando a temperatura de um objeto é superior a zero, devido à existência de movimento térmico interno, ele irradiará continuamente ondas eletromagnéticas para o ambiente, incluindo raios infravermelhos com uma faixa de comprimento de onda de 0,75 µm ~ 100 µm . Sua característica é que a uma determinada temperatura e comprimento de onda, a energia radiante emitida por um objeto tem um valor grande. Este material é chamado de corpo negro e seu coeficiente de reflexão é definido como 1. O coeficiente de reflexão de outros materiais é menor que 1, o que é chamado de corpo negro. Corpo cinzento, porque a relação entre a potência de radiação espectral P (λT) do corpo negro e a temperatura T satisfaz a lei de Planck. Mostra que na temperatura T, a potência radiante do corpo negro por unidade de área no comprimento de onda λ é P(λT).
À medida que a temperatura aumenta, a energia radiante do objeto torna-se mais forte. Este é o ponto de partida da teoria da radiação infravermelha e a base para o projeto de termômetros infravermelhos de banda única.
À medida que a temperatura aumenta, o pico de radiação move-se para a direção das ondas curtas (para a esquerda) e satisfaz o teorema do deslocamento de Wien. O comprimento de onda no pico é inversamente proporcional à temperatura T, e a linha pontilhada é a linha que conecta os picos. Esta fórmula nos diz por que os termômetros de alta temperatura funcionam principalmente em ondas curtas, e os termômetros de baixa temperatura funcionam principalmente em ondas longas.
A taxa de variação da energia irradiada com a temperatura é maior em comprimentos de onda curtos do que em comprimentos de onda longos. Ou seja, termômetros que operam em comprimentos de onda curtos possuem uma relação sinal-ruído relativamente alta (alta sensibilidade) e forte anti-interferência. O termômetro deve tentar funcionar no pico do comprimento de onda. Isto é particularmente importante no caso de pequenos alvos de baixa temperatura.
O termômetro infravermelho consiste em sistema óptico, detector fotoelétrico, amplificador de sinal, processamento de sinal, saída de display e outras peças. A radiação do objeto medido e da fonte de feedback é modulada pelo modulador e então inserida no detector infravermelho. A diferença entre os dois sinais é amplificada pelo amplificador inverso e controla a temperatura da fonte de feedback de modo que a radiância espectral da fonte de feedback seja igual à radiância espectral do objeto. O display indica a temperatura de brilho do objeto que está sendo medido
