Princípio de Funcionamento e Aplicação do Termômetro Infravermelho
Teoria Básica do Infravermelho
Em 1672, descobriu-se que a luz solar (luz branca) é composta de luz de várias cores. Ao mesmo tempo, Newton concluiu que a luz monocromática é mais simples por natureza do que a luz branca. Use um prisma dicróico para decompor a luz solar (luz branca) em luzes monocromáticas de vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, azul, roxo, etc. Em 1800, o físico britânico FW Huxel descobriu os raios infravermelhos quando estudou várias luzes coloridas do ponto de vista térmico. Quando ele estava estudando o calor de várias cores de luz, ele bloqueou deliberadamente a única janela da sala escura com uma placa escura e abriu um orifício retangular na placa, e um prisma divisor de feixe foi instalado no orifício. Quando a luz solar passa pelo prisma, ela é decomposta em faixas de luz coloridas, e um termômetro é usado para medir o calor contido em cores diferentes nas faixas de luz. Para comparar com a temperatura ambiente, Huxel usou vários termômetros colocados perto da faixa de luz colorida como termômetros comparativos para medir a temperatura ambiente. Durante o experimento, ele acidentalmente descobriu um fenômeno estranho: um termômetro colocado fora da luz avermelhada tinha um valor mais alto do que outras temperaturas na sala. Por tentativa e erro, essa chamada zona de alta temperatura com mais calor está sempre localizada fora da luz vermelha na borda da faixa de luz Z. Assim, ele anunciou que, além da luz visível, também existe uma "linha direta "invisível ao olho humano na radiação emitida pelo sol. Essa "linha direta" invisível está localizada fora da luz vermelha e é chamada de luz infravermelha. O infravermelho é um tipo de onda eletromagnética, que tem a mesma essência das ondas de rádio e da luz visível. A descoberta do infravermelho é um salto na compreensão humana da natureza e abriu um novo caminho para a pesquisa, utilização e desenvolvimento da tecnologia infravermelha.
O comprimento de onda dos raios infravermelhos está entre 0,76 e 100 μm. De acordo com a faixa de comprimento de onda, pode ser dividido em quatro categorias: infravermelho próximo, infravermelho médio, infravermelho distante e infravermelho distante extremo. Sua posição no espectro contínuo das ondas eletromagnéticas é a área entre as ondas de rádio e a luz visível. . A radiação infravermelha é uma das mais extensas radiações eletromagnéticas da natureza. Baseia-se no fato de que qualquer objeto produzirá seus próprios movimentos moleculares e atômicos irregulares em um ambiente convencional e irradiará continuamente energia infravermelha térmica, moléculas e átomos. Quanto mais intenso o movimento, maior a energia irradiada e vice-versa, menor a energia irradiada.
Objetos com temperatura acima de zero irradiam raios infravermelhos devido ao seu próprio movimento molecular. Depois que o sinal de energia irradiado pelo objeto é convertido em um sinal elétrico pelo detector infravermelho, o sinal de saída do dispositivo de imagem pode simular completamente a distribuição espacial da temperatura da superfície do objeto digitalizado, um por um. Após ser processado pelo sistema eletrônico, é transmitido para a tela do display e obtida a imagem térmica correspondente à distribuição de calor na superfície do objeto. Usando este método, é possível realizar a imagem do estado térmico de longa distância e a medição da temperatura do alvo, analisar e julgar.
Princípio do termovisor
O termovisor infravermelho usa detector infravermelho, lente objetiva de imagem óptica e sistema de varredura óptico-mecânico (a atual tecnologia avançada de plano focal omite o sistema de varredura óptico-mecânico) para receber o padrão de distribuição de energia de radiação infravermelha do alvo medido e refleti-lo para o sensor fotossensível do detector infravermelho. No elemento, entre o sistema óptico e o detector infravermelho, há um mecanismo de varredura óptico-mecânico (o termovisor de plano focal não possui esse mecanismo) para escanear a imagem térmica infravermelha do objeto medido e focar na unidade ou no detector espectroscópico. A energia da radiação infravermelha é convertida em um sinal elétrico pelo detector, e a imagem térmica infravermelha é exibida em uma tela de TV ou monitor após processamento de amplificação, conversão ou um sinal de vídeo padrão. Este tipo de imagem térmica corresponde ao campo de distribuição térmica na superfície do objeto; é essencialmente a distribuição da imagem térmica da radiação infravermelha de cada parte do objeto alvo medido. Como o sinal é muito fraco, em comparação com a imagem de luz visível, faltam camadas e tridimensionalidade. Portanto, para julgar o campo de distribuição de calor infravermelho do alvo medido de forma mais eficaz durante a operação real, algumas medidas auxiliares são frequentemente usadas para aumentar as funções práticas do instrumento, como brilho da imagem, controle de contraste, correção de padrão real, falso renderização de cores e outras tecnologias
O desenvolvimento de câmeras termográficas
Em 1800, o físico britânico FW Huxel descobriu o infravermelho, o que abriu um amplo caminho para a aplicação humana da tecnologia infravermelha. Na Primeira Guerra Mundial, os alemães usaram tubos de troca de imagem infravermelha como dispositivos de conversão fotoelétrica para desenvolver dispositivos de visão noturna ativa e equipamentos de comunicação infravermelha, que lançaram as bases para o desenvolvimento da tecnologia infravermelha.
Após a Segunda Guerra Mundial, a primeira geração de dispositivo de imagem infravermelha para o campo militar foi desenvolvida pela Texas Instruments Corporation dos Estados Unidos após quase um ano de exploração. É chamado de Infrared Finding System (FLIR), que está usando o sistema óptico-mecânico para escanear a radiação infravermelha do alvo medido. O detector de fótons recebe os sinais de radiação infravermelha bidimensional e, após a conversão fotoelétrica e uma série de processamentos de instrumentos, um sinal de imagem de vídeo é formado. A forma original deste sistema é um registrador automático de distribuição de temperatura não em tempo real. Mais tarde, com o desenvolvimento de antimoneto de índio e detectores de fótons de mercúrio dopados com germânio na década de 1950, a varredura de alta velocidade e exibição em tempo real de imagens térmicas de alvos começaram a aparecer. sistema.
