Princípio de funcionamento, classificação e aplicação moderna de termômetro infravermelho
O princípio de medição de temperatura do termômetro infravermelho é converter a energia radiante dos raios infravermelhos emitidos pelo objeto (como aço fundido) em um sinal elétrico. O tamanho da energia radiante infravermelha corresponde à temperatura do próprio objeto (como aço fundido). , a temperatura de um objeto (como aço fundido) pode ser determinada. A tecnologia de medição de temperatura por infravermelho foi desenvolvida para digitalizar e medir a temperatura da superfície com mudanças térmicas, determinar sua imagem de distribuição de temperatura e detectar rapidamente diferenças de temperatura ocultas. Este é o termovisor infravermelho. As câmeras termográficas infravermelhas foram usadas pela primeira vez nas forças armadas. Em 19 anos, a TI Corporation dos Estados Unidos desenvolveu o primeiro sistema de reconhecimento de varredura por infravermelho do mundo. Depois disso, a tecnologia de imagem térmica infravermelha foi usada sucessivamente em aeronaves, tanques, navios de guerra e outras armas nos países ocidentais, como um sistema de mira térmica para alvos de reconhecimento, melhorou muito a capacidade de procurar e atingir alvos. A câmera termográfica infravermelha produzida pela empresa sueca AGA ocupa uma posição de liderança em tecnologia civil. No entanto, como tornar a tecnologia de medição de temperatura por infravermelho amplamente utilizada ainda é um problema. É um tópico de aplicação digno de pesquisa.
O termômetro infravermelho é composto de sistema óptico, detector fotoelétrico, amplificador de sinal, processamento de sinal, saída de exibição e outras partes. O sistema óptico reúne a energia de radiação infravermelha alvo em seu campo de visão, e o tamanho do campo de visão é determinado pelas partes ópticas do termômetro e sua posição. A energia infravermelha é focada em um fotodetector e convertida em um sinal elétrico correspondente. O sinal passa pelo amplificador e circuito de processamento de sinal, e é convertido no valor de temperatura do alvo medido após ser corrigido de acordo com o algoritmo do tratamento interno do instrumento e da emissividade do alvo.
Na natureza, todos os objetos com temperatura superior ao zero absoluto estão constantemente emitindo energia de radiação infravermelha para o espaço circundante. A magnitude da energia da radiação infravermelha de um objeto e sua distribuição de acordo com o comprimento de onda - têm uma relação muito próxima com a temperatura de sua superfície. Portanto, medindo a energia infravermelha irradiada pelo próprio objeto, sua temperatura de superfície pode ser determinada com precisão, que é a base objetiva para a medição da temperatura da radiação infravermelha.
Um corpo negro é um radiador idealizado, que absorve todos os comprimentos de onda da energia da radiação, não possui reflexão e transmissão de energia e possui uma emissividade de 1 em sua superfície. No entanto, objetos práticos na natureza quase não são corpos negros. Qinghe obteve a lei de distribuição da radiação infravermelha e, na pesquisa teórica, um modelo apropriado deve ser selecionado, que é o modelo do oscilador quantizado da radiação da cavidade corporal proposto por Planck e, assim, derivou a lei da radiação do corpo negro de Planck, ou seja, o corpo negro expresso pelo comprimento de onda A radiância espectral, que é o ponto de partida de todas as teorias de radiação infravermelha, é chamada de lei da radiação do corpo negro. A radiação de todos os objetos reais depende não apenas do comprimento de onda da radiação e da temperatura do objeto, mas também do tipo de material, método de preparação e processo térmico do objeto. Está relacionado a fatores como o estado da superfície e as condições ambientais. Portanto, para tornar a lei da radiação do corpo negro aplicável a todos os objetos práticos, deve-se introduzir um coeficiente proporcional relacionado às propriedades do material e aos estados da superfície, ou seja, a emissividade. Este coeficiente representa o quão perto a radiação térmica de um objeto real está da radiação de um corpo negro, e seu valor está entre zero e um valor menor que 1. De acordo com a lei da radiação, desde que a emissividade do material seja conhecidas, as características de radiação infravermelha de qualquer objeto são conhecidas. Os principais fatores que afetam a emissividade são: tipo de material, rugosidade da superfície, estrutura física e química e espessura do material. Ao usar um termômetro de radiação infravermelha para medir a temperatura de um alvo, primeiro é necessário medir a radiação infravermelha do alvo dentro de sua faixa de faixa e, em seguida, a temperatura do alvo medido é calculada pelo termômetro. Pirômetros monocromáticos são proporcionais à quantidade de radiação dentro de uma banda; pirômetros de duas cores são proporcionais à razão da quantidade de radiação nas duas bandas.
A medição de temperatura por infravermelho adota um método de análise ponto a ponto, ou seja, a radiação térmica de uma área local do objeto é focada em um único detector e a potência da radiação é convertida em temperatura por meio da emissividade do objeto conhecido . Devido aos diferentes objetos detectados, faixas de medição e ocasiões de uso, o design da aparência e a estrutura interna dos termômetros infravermelhos são diferentes, mas a estrutura básica é geralmente semelhante, incluindo principalmente sistema óptico, fotodetector, amplificador de sinal e processamento de sinal, saída de exibição e outros peças. Radiação infravermelha emitida por um radiador. Entrando no sistema óptico, a radiação infravermelha é modulada em radiação alternada pelo modulador e convertida em um sinal elétrico correspondente pelo detector. O sinal passa pelo amplificador e pelo circuito de processamento de sinal e é convertido no valor de temperatura do alvo medido após ser corrigido de acordo com o algoritmo do instrumento e a emissividade do alvo.
