اصل کار و کاربرد دماسنج مادون قرمز
نظریه پایه مادون قرمز
در سال 1672، کشف شد که نور خورشید (نور سفید) از نور با رنگ های مختلف تشکیل شده است. در همان زمان، نیوتن به این نتیجه رسید که نور تک رنگ در طبیعت ساده تر از نور سفید است. از یک منشور دو رنگی برای تجزیه نور خورشید (نور سفید) به نورهای تک رنگ قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، آبی، بنفش و غیره استفاده کنید. در سال 1800، فیزیکدان بریتانیایی FW Huxel، پرتوهای مادون قرمز را کشف کرد که نورهای رنگی مختلف را از نور خورشید مطالعه کرد. دیدگاه حرارتی هنگامی که گرمای رنگ های مختلف نور را مطالعه می کرد، عمدا تنها پنجره اتاق تاریک را با یک صفحه تاریک مسدود کرد و یک سوراخ مستطیلی در صفحه باز کرد و یک منشور شکافنده پرتو در سوراخ نصب شد. هنگامی که نور خورشید از منشور می گذرد، به نوارهای نوری رنگی تجزیه می شود و از دماسنج برای اندازه گیری گرمای موجود در رنگ های مختلف در نوارهای نور استفاده می شود. به منظور مقایسه با دمای محیط، Huxel از چندین دماسنج که در نزدیکی نوار نور رنگی قرار گرفته بودند به عنوان دماسنج مقایسه ای برای اندازه گیری دمای محیط استفاده کرد. در طول آزمایش، او به طور تصادفی یک پدیده عجیب را کشف کرد: یک دماسنج که در خارج از نور مایل به قرمز قرار داده شده بود، ارزش بالاتری نسبت به سایر دماهای اتاق داشت. از طریق آزمون و خطا، این منطقه به اصطلاح با دمای بالا با بیشترین گرما همیشه در خارج از نور قرمز در لبه نوار نور Z قرار دارد. بنابراین او اعلام کرد که علاوه بر نور مرئی، یک "خط داغ" نیز وجود دارد. "در تابش ساطع شده از خورشید برای چشم انسان نامرئی است. این "خط داغ" نامرئی در خارج از نور قرمز قرار دارد و نور مادون قرمز نامیده می شود. مادون قرمز نوعی موج الکترومغناطیسی است که ماهیت مشابه امواج رادیویی و نور مرئی دارد. کشف مادون قرمز جهشی در درک بشر از طبیعت است و راه وسیع جدیدی را برای تحقیق، استفاده و توسعه فناوری مادون قرمز باز کرده است.
طول موج پرتوهای مادون قرمز بین 0.76 و 100 میکرومتر است. با توجه به محدوده طول موج، می توان آن را به چهار دسته تقسیم کرد: مادون قرمز نزدیک، مادون قرمز متوسط، مادون قرمز دور و مادون قرمز بسیار دور. موقعیت آن در طیف پیوسته امواج الکترومغناطیسی، ناحیه بین امواج رادیویی و نور مرئی است. . تابش مادون قرمز یکی از گسترده ترین تابش های الکترومغناطیسی در طبیعت است. این مبتنی بر این واقعیت است که هر جسمی حرکات نامنظم مولکولی و اتمی خود را در یک محیط معمولی ایجاد می کند و به طور مداوم انرژی مادون قرمز حرارتی، مولکول ها و اتم ها را تابش می کند. هرچه شدت حرکت بیشتر باشد، انرژی تابش شده بیشتر است و بالعکس، انرژی تابش شده کمتر است.
اجسام با دمای بالاتر از صفر به دلیل حرکت مولکولی خود پرتوهای مادون قرمز ساطع می کنند. پس از اینکه سیگنال قدرت تابش شده توسط جسم توسط آشکارساز مادون قرمز به سیگنال الکتریکی تبدیل شد، سیگنال خروجی دستگاه تصویربرداری می تواند توزیع فضایی دمای سطح جسم اسکن شده را یک به یک به طور کامل شبیه سازی کند. پس از پردازش توسط سیستم الکترونیکی، به صفحه نمایش منتقل می شود و تصویر حرارتی مربوط به توزیع گرما روی سطح جسم به دست می آید. با استفاده از این روش می توان به تصویربرداری حالت حرارتی دوربرد و اندازه گیری دمای هدف پی برد و آنالیز و قضاوت کرد.
اصل تصویرگر حرارتی
تصویرگر حرارتی مادون قرمز از آشکارساز مادون قرمز، لنز شیئی تصویربرداری نوری و سیستم اسکن نوری-مکانیکی (فناوری پیشرفته سطح کانونی کنونی سیستم اسکن نوری-مکانیکی را حذف میکند) برای دریافت الگوی توزیع انرژی تابش مادون قرمز هدف اندازهگیری شده و انعکاس آن به حسگر حساس به نور استفاده میکند. آشکارساز مادون قرمز روی عنصر، بین سیستم نوری و آشکارساز مادون قرمز، یک مکانیسم اسکن مکانیکی نوری وجود دارد (تصویرساز حرارتی سطح کانونی این مکانیسم را ندارد) برای اسکن تصویر حرارتی مادون قرمز جسم اندازهگیری شده و تمرکز روی واحد یا آشکارساز طیف سنجی انرژی تشعشع مادون قرمز توسط آشکارساز به سیگنال الکتریکی تبدیل می شود و تصویر حرارتی مادون قرمز پس از پردازش تقویت، تبدیل یا یک سیگنال ویدئویی استاندارد روی صفحه تلویزیون یا مانیتور نمایش داده می شود. این نوع تصویر حرارتی مربوط به میدان توزیع حرارتی در سطح جسم است. این اساساً توزیع تصویر حرارتی تابش مادون قرمز هر قسمت از جسم هدف اندازه گیری شده است. از آنجایی که سیگنال بسیار ضعیف است، در مقایسه با تصویر نور مرئی، فاقد لایه و سه بعدی است. بنابراین، به منظور قضاوت موثرتر میدان توزیع حرارت مادون قرمز هدف اندازه گیری شده در طول عملیات واقعی، از برخی اقدامات کمکی اغلب برای افزایش عملکردهای عملی ابزار استفاده می شود، مانند روشنایی تصویر، کنترل کنتراست، تصحیح استاندارد واقعی، نادرست. رندر رنگ و سایر فناوری ها
توسعه دوربین های تصویربرداری حرارتی
در سال 1800، فیزیکدان بریتانیایی FW Huxel مادون قرمز را کشف کرد که راه وسیعی را برای استفاده انسان از فناوری مادون قرمز باز کرد. در جنگ جهانی اول، آلمانی ها از لوله های تغییر دهنده تصویر مادون قرمز به عنوان دستگاه های تبدیل فوتوالکتریک برای توسعه دستگاه های دید در شب فعال و تجهیزات ارتباطی مادون قرمز استفاده کردند که پایه و اساس توسعه فناوری مادون قرمز را ایجاد کرد.
پس از جنگ جهانی دوم، اولین نسل از دستگاه های تصویربرداری مادون قرمز برای میدان نظامی توسط شرکت تگزاس اینسترومنتز ایالات متحده پس از نزدیک به یک سال اکتشاف توسعه یافت. این سیستم یافتن مادون قرمز (FLIR) نامیده می شود که از سیستم مکانیکی نوری برای اسکن تابش مادون قرمز هدف اندازه گیری شده استفاده می کند. آشکارساز فوتون علائم تشعشعات دو بعدی مادون قرمز را دریافت می کند و پس از تبدیل فوتوالکتریک و یک سری پردازش ابزار، سیگنال تصویر ویدئویی تشکیل می شود. شکل اصلی این سیستم یک ضبط کننده توزیع خودکار دمای غیرواقعی است. بعدها، با توسعه آشکارسازهای فوتون جیوه آنتیمونید ایندیوم و ژرمانیوم دوپ شده در دهه 1950، اسکن با سرعت بالا و نمایش بلادرنگ تصاویر حرارتی هدف ظاهر شد. سیستم.
