Principio de funcionamiento, clasificación y aplicación moderna del termómetro infrarrojo.
El principio de medición de temperatura del termómetro infrarrojo es convertir la energía radiante de los rayos infrarrojos emitidos por el objeto (como el acero fundido) en una señal eléctrica. El tamaño de la energía radiante infrarroja corresponde a la temperatura del propio objeto (como el acero fundido). , se puede determinar la temperatura de un objeto (como el acero fundido). La tecnología de medición de temperatura infrarroja se ha desarrollado para escanear y medir la temperatura de la superficie con cambios térmicos, determinar su imagen de distribución de temperatura y detectar rápidamente diferencias de temperatura ocultas. Esta es la cámara termográfica infrarroja. Las cámaras termográficas infrarrojas se utilizaron por primera vez en el ejército. En 19 años, TI Corporation de los Estados Unidos desarrolló el primer sistema de reconocimiento de escaneo infrarrojo del mundo. Después de eso, la tecnología de imágenes térmicas infrarrojas se utilizó sucesivamente en aviones, tanques, buques de guerra y otras armas en los países occidentales, como un sistema de observación térmica para objetivos de reconocimiento, ha mejorado en gran medida la capacidad de buscar y alcanzar objetivos. La cámara termográfica infrarroja producida por la empresa sueca AGA ocupa una posición de liderazgo en tecnología civil. Sin embargo, cómo hacer que la tecnología de medición de temperatura infrarroja sea ampliamente utilizada sigue siendo un problema. Es un tema de aplicación digno de investigación.
El termómetro infrarrojo está compuesto por un sistema óptico, detector fotoeléctrico, amplificador de señal, procesamiento de señal, salida de pantalla y otras partes. El sistema óptico reúne la energía de radiación infrarroja objetivo en su campo de visión, y el tamaño del campo de visión está determinado por las partes ópticas del termómetro y su posición. La energía infrarroja se enfoca en un fotodetector y se convierte en una señal eléctrica correspondiente. La señal pasa a través del amplificador y el circuito de procesamiento de señal, y se convierte en el valor de temperatura del objetivo medido después de corregirse de acuerdo con el algoritmo del tratamiento interno del instrumento y la emisividad del objetivo.
En la naturaleza, todos los objetos con una temperatura superior al cero absoluto emiten constantemente energía de radiación infrarroja al espacio circundante. La magnitud de la energía de radiación infrarroja de un objeto y su distribución según la longitud de onda tienen una relación muy estrecha con la temperatura de su superficie. Por lo tanto, al medir la energía infrarroja radiada por el propio objeto, se puede determinar con precisión la temperatura de su superficie, que es la base objetiva para la medición de la temperatura de la radiación infrarroja.
Un cuerpo negro es un radiador idealizado, que absorbe todas las longitudes de onda de la energía de radiación, no tiene reflexión ni transmisión de energía y tiene una emisividad de 1 en su superficie. Sin embargo, los objetos prácticos en la naturaleza casi no son cuerpos negros. Qinghe obtuvo la ley de distribución de la radiación infrarroja, y en la investigación teórica, se debe seleccionar un modelo apropiado, que es el modelo de oscilador cuantificado de la radiación de la cavidad corporal propuesto por Planck, y así derivó la ley de la radiación del cuerpo negro de Planck, es decir, el cuerpo negro expresado por longitud de onda La radiación espectral, que es el punto de partida de todas las teorías de la radiación infrarroja, se denomina ley de la radiación del cuerpo negro. La radiación de todos los objetos reales depende no solo de la longitud de onda de la radiación y la temperatura del objeto, sino también del tipo de material, el método de preparación y el proceso térmico del objeto. Está relacionado con factores como el estado de la superficie y las condiciones ambientales. Por lo tanto, para que la ley de la radiación del cuerpo negro sea aplicable a todos los objetos prácticos, se debe introducir un coeficiente proporcional relacionado con las propiedades del material y los estados superficiales, es decir, la emisividad. Este coeficiente representa qué tan cerca está la radiación térmica de un objeto real de la radiación de un cuerpo negro, y su valor está entre cero y un valor menor que 1. De acuerdo con la ley de radiación, siempre que la emisividad del material sea conocido, se conocen las características de radiación infrarroja de cualquier objeto. Los principales factores que afectan la emisividad son: el tipo de material, la rugosidad de la superficie, la estructura física y química y el espesor del material. Cuando se usa un termómetro de radiación infrarroja para medir la temperatura de un objetivo, primero es necesario medir la radiación infrarroja del objetivo dentro de su rango de banda, y luego el termómetro calcula la temperatura del objetivo medido. Los pirómetros monocromáticos son proporcionales a la cantidad de radiación dentro de una banda; Los pirómetros de dos colores son proporcionales a la relación de la cantidad de radiación en las dos bandas.
La medición de temperatura infrarroja adopta un método de análisis punto por punto, es decir, la radiación térmica de un área local del objeto se enfoca en un solo detector y la potencia de radiación se convierte en temperatura a través de la emisividad del objeto conocido. . Debido a los diferentes objetos detectados, rangos de medición y ocasiones de uso, el diseño de la apariencia y la estructura interna de los termómetros infrarrojos son diferentes, pero la estructura básica es generalmente similar, e incluye principalmente el sistema óptico, el fotodetector, el amplificador de señal y el procesamiento de señal, la salida de pantalla y otros. partes. Radiación infrarroja emitida por un radiador. Al ingresar al sistema óptico, la radiación infrarroja es modulada en radiación alterna por el modulador y convertida en una señal eléctrica correspondiente por el detector. La señal pasa a través del amplificador y el circuito de procesamiento de señales, y se convierte en el valor de temperatura del objetivo medido después de corregirse de acuerdo con el algoritmo del instrumento y la emisividad del objetivo.
