Teoretiske prinsipper for infrarød termometri og anvendelser av infrarød termometri
Det er mange måter å måle temperatur på. Termometre kan deles inn i to kategorier: instrumenter for kontakttemperaturmåling og berøringsfrie temperaturmåleinstrumenter. Kontakttyper inkluderer de kjente væsketermometre, termoelementtermometre, motstandstermometre, etc. Som vi alle vet er temperatur en av de viktigste parameterne i oppvarming, gassforsyning, ventilasjon og klimaanlegg. Spesielt i den termiske måleprosessen er nøyaktigheten av temperaturen ofte nøkkelen til å bestemme suksessen eller fiaskoen til eksperimentet. Derfor er et høytemperaturmåleinstrument essensielt i engineering. Derfor vil denne artikkelen introdusere prinsippene og anvendelsene av infrarøde termometre blant temperaturmåleverktøy.
Det teoretiske prinsippet for infrarød temperaturmåling:
I naturen, når temperaturen til et objekt er høyere enn null, på grunn av intern termisk bevegelse, vil det kontinuerlig utstråle elektromagnetiske bølger til omgivelsene, inkludert infrarøde stråler med et bølgelengdeområde på 0.75µm~100µm . Dens karakteristikk er at ved en gitt temperatur og bølgelengde har strålingsenergien som sendes ut av et objekt en stor verdi. Dette materialet kalles et svart legeme, og dets refleksjonskoeffisient er satt til 1. Refleksjonskoeffisienten til andre materialer er mindre enn 1, som kalles et svart legeme. Grå kropp, fordi forholdet mellom den spektrale strålingseffekten P (λT) til den svarte kroppen og temperaturen T tilfredsstiller Plancks lov. Den viser at ved temperaturen T er strålingskraften til det sorte legemet per arealenhet ved bølgelengden λ P(λT).
Når temperaturen øker, blir strålingsenergien til objektet sterkere. Dette er utgangspunktet for infrarød strålingsteori og grunnlaget for utformingen av enkeltbånds infrarøde termometre.
Når temperaturen øker, beveger strålingstoppen seg til kortbølgeretningen (til venstre) og tilfredsstiller Wiens skiftteorem. Bølgelengden på toppen er omvendt proporsjonal med temperaturen T, og den stiplede linjen er linjen som forbinder toppene. Denne formelen forteller oss hvorfor høytemperaturtermometre for det meste fungerer ved korte bølger, og lavtemperaturtermometre for det meste fungerer ved lange bølger.
Forandringen av utstrålt energi med temperatur er større ved korte bølgelengder enn ved lange bølgelengder. Det vil si at termometre som arbeider ved korte bølgelengder har et relativt høyt signal-til-støy-forhold (høy følsomhet) og sterk anti-interferens. Termometeret skal prøve å jobbe på toppbølgelengden. Dette er spesielt viktig ved små lavtemperaturmål.
Infrarødt termometer består av optisk system, fotoelektrisk detektor, signalforsterker, signalbehandling, displayutgang og andre deler. Strålingen fra det målte objektet og tilbakemeldingskilden moduleres av modulatoren og sendes deretter til den infrarøde detektoren. Forskjellen mellom de to signalene forsterkes av den inverse forsterkeren og styrer temperaturen på tilbakemeldingskilden slik at den spektrale utstrålingen til tilbakekoplingskilden er den samme som den spektrale utstrålingen til objektet. Displayet viser lysstyrketemperaturen til objektet som måles
