Principi de funcionament i aplicació del termòmetre d'infrarojos
Teoria bàsica de l'infraroig
L'any 1672 es va descobrir que la llum del sol (llum blanca) es compon de llum de diversos colors. Al mateix temps, Newton va arribar a la conclusió que la llum monocromàtica és de naturalesa més simple que la llum blanca. Utilitzeu un prisma dicroic per descompondre la llum solar (llum blanca) en llums monocromàtiques de vermell, taronja, groc, verd, blau, blau, morat, etc. L'any 1800, el físic britànic FW Huxel va descobrir els raigs infrarojos quan estudiava diverses llums de colors del punt de vista tèrmic. Quan estava estudiant la calor de diversos colors de llum, va bloquejar deliberadament l'única finestra de l'habitació fosca amb una placa fosca i va obrir un forat rectangular a la placa i es va instal·lar un prisma divisor de feix al forat. Quan la llum solar travessa el prisma, es descompon en bandes de llum de colors i s'utilitza un termòmetre per mesurar la calor continguda en diferents colors a les bandes de llum. Per comparar amb la temperatura ambient, Huxel va utilitzar diversos termòmetres situats a prop de la banda de llum de color com a termòmetres comparatius per mesurar la temperatura ambient. Durant l'experiment, va descobrir accidentalment un fenomen estrany: un termòmetre situat fora de la llum vermellosa tenia un valor més alt que altres temperatures de l'habitació. Mitjançant assaig i error, aquesta anomenada zona d'alta temperatura amb més calor sempre es troba fora de la llum vermella a la vora de la banda de llum Z. Així que va anunciar que a més de la llum visible, també hi ha una "línia calenta. " invisible a l'ull humà a la radiació emesa pel sol. Aquesta "línia calenta" invisible es troba fora de la llum vermella i s'anomena llum infraroja. L'infrarojo és una mena d'ona electromagnètica, que té la mateixa essència que les ones de ràdio i la llum visible. El descobriment de l'infraroig és un salt en la comprensió humana de la natura i ha obert un nou camí ampli per a la investigació, la utilització i el desenvolupament de la tecnologia infraroja.
La longitud d'ona dels raigs infrarojos està entre 0,76 i 100 μm. Segons el rang de longitud d'ona, es pot dividir en quatre categories: infraroig proper, infraroig mitjà, infraroig llunyà i infraroig llunyà extrem. La seva posició en l'espectre continu de les ones electromagnètiques és l'àrea entre les ones de ràdio i la llum visible. . La radiació infraroja és una de les radiacions electromagnètiques més extenses de la natura. Es basa en el fet que qualsevol objecte produirà els seus propis moviments moleculars i atòmics irregulars en un entorn convencional, i radiarà contínuament energia infraroja tèrmica, molècules i àtoms. Com més intens sigui el moviment, més gran serà l'energia irradiada, i viceversa, menor serà l'energia irradiada.
Els objectes amb una temperatura superior a zero irradiaran raigs infrarojos a causa del seu propi moviment molecular. Després que el senyal d'energia irradiat per l'objecte es converteixi en un senyal elèctric pel detector d'infrarojos, el senyal de sortida del dispositiu d'imatge pot simular completament la distribució espacial de la temperatura superficial de l'objecte escanejat un per un. Després de ser processat pel sistema electrònic, es transmet a la pantalla i s'obté la imatge tèrmica corresponent a la distribució de calor a la superfície de l'objecte. Mitjançant aquest mètode, és possible realitzar la imatge d'estat tèrmic de llarga distància i la mesura de la temperatura de l'objectiu i analitzar i jutjar.
Principi de la imatge tèrmica
La imatge tèrmica d'infrarojos utilitza un detector d'infrarojos, una lent d'objectiu d'imatge òptica i un sistema d'escaneig òptic-mecànic (la tecnologia avançada actual del pla focal omet el sistema d'escaneig òptic-mecànic) per rebre el patró de distribució d'energia de radiació infraroja de l'objectiu mesurat i reflectir-lo al sensor fotosensible. del detector d'infrarojos. A l'element, entre el sistema òptic i el detector d'infrarojos, hi ha un mecanisme d'escaneig òptic-mecànic (la càmera tèrmica del pla focal no té aquest mecanisme) per escanejar la imatge tèrmica infraroja de l'objecte mesurat i centrar-se en la unitat o el detector espectroscòpic. El detector converteix l'energia de la radiació infraroja en un senyal elèctric i la imatge tèrmica infraroja es mostra a una pantalla de TV o un monitor després del processament d'amplificació, conversió o un senyal de vídeo estàndard. Aquest tipus d'imatge tèrmica correspon al camp de distribució tèrmica a la superfície de l'objecte; és essencialment la distribució de la imatge tèrmica de la radiació infraroja de cada part de l'objecte mesurat. Com que el senyal és molt feble, en comparació amb la imatge de llum visible, li manca capes i tridimensionalitat. Per tant, per jutjar el camp de distribució de calor infraroja de l'objectiu mesurat de manera més eficaç durant l'operació real, sovint s'utilitzen algunes mesures auxiliars per augmentar les funcions pràctiques de l'instrument, com ara la brillantor de la imatge, el control de contrast, la correcció estàndard real, la falsitat. renderització del color i altres tecnologies
Desenvolupament de càmeres tèrmiques
El 1800, el físic britànic FW Huxel va descobrir l'infraroig, que va obrir un ampli camí per a l'aplicació humana de la tecnologia infraroja. Durant la Primera Guerra Mundial, els alemanys van utilitzar tubs canviadors d'imatge infraroja com a dispositius de conversió fotoelèctrica per desenvolupar dispositius de visió nocturna activa i equips de comunicació per infrarojos, que van establir les bases per al desenvolupament de la tecnologia infraroja.
Després de la Segona Guerra Mundial, la Texas Instruments Corporation dels Estats Units va desenvolupar la primera generació de dispositius d'imatge infraroja per al camp militar després de gairebé un any d'exploració. S'anomena Infrared Finding System (FLIR), que utilitza el sistema òptic mecànic per escanejar la radiació infraroja de l'objectiu mesurat. El detector de fotons rep els signes de radiació infraroja bidimensional i, després de la conversió fotoelèctrica i una sèrie de processament d'instruments, es forma un senyal d'imatge de vídeo. La forma original d'aquest sistema és un enregistrador automàtic de distribució de temperatura no en temps real. Més tard, amb el desenvolupament dels detectors de fotons de mercuri dopats amb antimonur d'indi i germani a la dècada de 1950, van començar a aparèixer l'escaneig d'alta velocitat i la visualització en temps real d'imatges tèrmiques objectiu. sistema.
