اصل کار، طبقه بندی و کاربرد مدرن دماسنج مادون قرمز
اصل اندازه گیری دما در دماسنج مادون قرمز این است که انرژی تابشی پرتوهای فروسرخ ساطع شده از جسم (مانند فولاد مذاب) را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند. اندازه انرژی تابشی مادون قرمز با دمای جسم (مانند فولاد مذاب) مطابقت دارد. دمای یک جسم (مانند فولاد مذاب) را می توان تعیین کرد. فناوری اندازهگیری دمای مادون قرمز برای اسکن و اندازهگیری دمای سطح با تغییرات حرارتی، تعیین تصویر توزیع دمای آن و تشخیص سریع تفاوتهای دمایی پنهان توسعه یافته است. این تصویرگر حرارتی مادون قرمز است. دوربین های حرارتی مادون قرمز برای اولین بار در ارتش مورد استفاده قرار گرفتند. در 19 سال، شرکت TI ایالات متحده اولین سیستم شناسایی اسکن مادون قرمز در جهان را توسعه داد. پس از آن، فناوری تصویربرداری حرارتی مادون قرمز به طور متوالی در هواپیماها، تانک ها، کشتی های جنگی و سایر تسلیحات در کشورهای غربی مورد استفاده قرار گرفت، به عنوان یک سیستم دید حرارتی برای اهداف شناسایی، توانایی جستجو و ضربه زدن به اهداف را تا حد زیادی بهبود بخشید. دوربین تصویربرداری حرارتی مادون قرمز تولید شده توسط شرکت سوئدی AGA در یک موقعیت پیشرو در فناوری غیرنظامی قرار دارد. با این حال، نحوه استفاده گسترده از فناوری اندازه گیری دمای مادون قرمز هنوز یک مشکل است. این یک موضوع کاربردی است که ارزش تحقیق را دارد.
دماسنج مادون قرمز از سیستم نوری، آشکارساز فوتوالکتریک، تقویت کننده سیگنال، پردازش سیگنال، خروجی نمایشگر و سایر بخش ها تشکیل شده است. سیستم نوری انرژی تابش مادون قرمز مورد نظر را در میدان دید خود جمع آوری می کند و اندازه میدان دید توسط قسمت های نوری دماسنج و موقعیت آن تعیین می شود. انرژی مادون قرمز روی یک آشکارساز نوری متمرکز شده و به سیگنال الکتریکی مربوطه تبدیل می شود. سیگنال از طریق تقویت کننده و مدار پردازش سیگنال عبور می کند و پس از تصحیح بر اساس الگوریتم عملیات داخلی ابزار و تابش هدف، به مقدار دمای هدف اندازه گیری شده تبدیل می شود.
در طبیعت، تمام اجسام با دمای بالاتر از صفر مطلق، دائماً انرژی تابش مادون قرمز را به فضای اطراف ساطع می کنند. مقدار انرژی تابش مادون قرمز یک جسم و توزیع آن بر اساس طول موج - رابطه بسیار نزدیکی با دمای سطح آن دارد. بنابراین، با اندازه گیری انرژی مادون قرمز تابش شده توسط خود جسم، می توان دمای سطح آن را به دقت تعیین کرد که مبنای عینی برای اندازه گیری دمای تابش مادون قرمز است.
جسم سیاه یک رادیاتور ایده آل است که تمام طول موج های انرژی تابش را جذب می کند، هیچ بازتاب و انتقال انرژی ندارد و دارای تابش 1 در سطح آن است. با این حال، اشیاء عملی در طبیعت تقریباً اجسام سیاه نیستند. Qinghe قانون توزیع تابش مادون قرمز را به دست آورد و در تحقیقات نظری باید مدل مناسبی انتخاب شود که مدل نوسانگر کوانتیزه تابش حفره بدن است که توسط پلانک پیشنهاد شده است و به این ترتیب قانون تابش جسم سیاه پلانک به دست آمده است. جسم سیاه که با طول موج بیان می شود تابش طیفی که نقطه شروع تمام نظریه های تابش مادون قرمز است، قانون تابش جسم سیاه نامیده می شود. تابش تمام اجسام واقعی نه تنها به طول موج تابش و دمای جسم بستگی دارد، بلکه به نوع ماده، روش تهیه و فرآیند حرارتی جسم نیز بستگی دارد. به عواملی مانند وضعیت سطحی و شرایط محیطی مربوط می شود. بنابراین، برای اینکه قانون تشعشعات جسم سیاه برای همه اجسام عملی قابل اجرا باشد، باید یک ضریب متناسب مربوط به خواص مواد و حالتهای سطحی، یعنی گسیلپذیری معرفی شود. این ضریب نشان می دهد که تابش حرارتی یک جسم واقعی چقدر به تابش یک جسم سیاه نزدیک است و مقدار آن بین صفر و مقدار کمتر از 1 است. طبق قانون تابش تا زمانی که گسیل ماده برابر است. مشخص است، ویژگی های تابش مادون قرمز هر جسم شناخته شده است. عوامل اصلی مؤثر بر انتشار عبارتند از: نوع ماده، زبری سطح، ساختار فیزیکی و شیمیایی و ضخامت مواد. هنگام استفاده از دماسنج تابش مادون قرمز برای اندازه گیری دمای یک هدف، ابتدا لازم است تابش مادون قرمز هدف در محدوده باند آن اندازه گیری شود و سپس دمای هدف اندازه گیری شده توسط دماسنج محاسبه می شود. پیرومترهای تک رنگ متناسب با مقدار تابش در یک باند هستند. پیرومترهای دو رنگ متناسب با نسبت مقدار تابش در دو باند هستند.
اندازهگیری دمای مادون قرمز از روش تجزیه و تحلیل نقطه به نقطه استفاده میکند، یعنی تابش حرارتی یک ناحیه محلی از جسم بر روی یک آشکارساز متمرکز میشود و قدرت تابش از طریق انتشار جسم شناخته شده به دما تبدیل میشود. . با توجه به اجسام مختلف شناسایی شده، محدوده اندازه گیری و موارد استفاده، طراحی ظاهری و ساختار داخلی دماسنج های مادون قرمز متفاوت است، اما ساختار اصلی به طور کلی مشابه است، عمدتا شامل سیستم نوری، آشکارساز نور، تقویت کننده سیگنال و پردازش سیگنال، خروجی نمایشگر و موارد دیگر. قطعات. اشعه مادون قرمز ساطع شده از رادیاتور. با ورود به سیستم نوری، تابش مادون قرمز توسط مدولاتور به تابش متناوب مدوله می شود و توسط آشکارساز به سیگنال الکتریکی مربوطه تبدیل می شود. سیگنال از مدار تقویت کننده و پردازش سیگنال عبور می کند و پس از اصلاح بر اساس الگوریتم موجود در دستگاه و گسیل هدف به مقدار دمای هدف اندازه گیری شده تبدیل می شود.
