Principis teòrics de la termometria infraroja i aplicacions de la termometria infraroja
Hi ha moltes maneres de mesurar la temperatura. Els termòmetres es poden dividir en dues categories: instruments de mesura de temperatura de contacte i instruments de mesura de temperatura sense contacte. Els tipus de contacte inclouen els familiars termòmetres de líquid, termòmetres de termopar, termòmetres de resistència, etc. Com tots sabem, la temperatura és un dels paràmetres més importants en sistemes de calefacció, subministrament de gas, ventilació i aire condicionat. Especialment en el procés de mesura tèrmica, la precisió de la temperatura és sovint la clau per determinar l'èxit o el fracàs de l'experiment. Per tant, un instrument de mesura d'alta temperatura és essencial en enginyeria. Per tant, aquest article introduirà els principis i aplicacions dels termòmetres infrarojos entre les eines de mesura de la temperatura.
El principi teòric de la mesura de la temperatura infraroja:
A la natura, quan la temperatura d'un objecte és superior a zero, a causa de l'existència de moviment tèrmic intern, radiarà contínuament ones electromagnètiques a l'entorn, inclosos els raigs infrarojos amb un rang de longitud d'ona de 0,75µm~100µm. . La seva característica és que a una temperatura i una longitud d'ona determinades, l'energia radiant emesa per un objecte té un gran valor. Aquest material s'anomena cos negre i el seu coeficient de reflexió s'estableix en 1. El coeficient de reflexió d'altres materials és inferior a 1, que s'anomena cos negre. Cos gris, perquè la relació entre la potència de radiació espectral P (λT) del cos negre i la temperatura T compleix la llei de Planck. Mostra que a la temperatura T, la potència radiant del cos negre per unitat d'àrea a la longitud d'ona λ és P(λT).
A mesura que augmenta la temperatura, l'energia radiant de l'objecte es fa més forta. Aquest és el punt de partida de la teoria de la radiació infraroja i la base per al disseny de termòmetres infrarojos d'una sola banda.
A mesura que augmenta la temperatura, el pic de radiació es mou a la direcció de l'ona curta (a l'esquerra) i compleix el teorema de desplaçament de Wien. La longitud d'ona al pic és inversament proporcional a la temperatura T, i la línia de punts és la línia que connecta els pics. Aquesta fórmula ens explica per què els termòmetres d'alta temperatura funcionen principalment amb ones curtes, i els termòmetres de baixa temperatura funcionen sobretot amb ones llargues.
La velocitat de canvi de l'energia irradiada amb la temperatura és més gran a longituds d'ona curtes que a longituds d'ona llargues. És a dir, els termòmetres que treballen a longituds d'ona curtes tenen una relació senyal-soroll relativament alta (alta sensibilitat) i una forta anti-interferència. El termòmetre hauria d'intentar funcionar a la longitud d'ona màxima. Això és especialment important en el cas de petits objectius de baixa temperatura.
El termòmetre d'infrarojos consta d'un sistema òptic, detector fotoelèctric, amplificador de senyal, processament de senyal, sortida de visualització i altres parts. La radiació de l'objecte mesurat i la font de retroalimentació és modulada pel modulador i després s'introdueix al detector d'infrarojos. La diferència entre els dos senyals és amplificada per l'amplificador invers i controla la temperatura de la font de retroalimentació de manera que la radiació espectral de la font de retroalimentació sigui la mateixa que la radiació espectral de l'objecte. La pantalla indica la temperatura de brillantor de l'objecte que s'està mesurant
