Principio teórico y aplicación de los termómetros infrarrojos.
En la naturaleza, cuando la temperatura de un objeto está por encima del cero absoluto, emite continuamente ondas electromagnéticas a los alrededores debido al movimiento térmico interno. Estas ondas incluyen radiación infrarroja en el rango de longitud de onda de 0,75 µm a 100 µm. Una propiedad característica es que, a una determinada temperatura y longitud de onda, la energía radiante emitida por un objeto alcanza un máximo. Una sustancia ideal de este tipo se denomina cuerpo negro y tiene una emisividad establecida en 1. Todas las demás sustancias con una emisividad inferior a 1 se denominan cuerpos grises.
La potencia radiante espectral P (λ, T) de un cuerpo negro sigue la ley de Planck en función de la temperatura absoluta T. Esta ley describe la potencia radiante por unidad de área de un cuerpo negro a una longitud de onda λ y una temperatura absoluta T.
A medida que aumenta la temperatura, la energía radiante de un objeto se vuelve más fuerte. Ésta es la base de la teoría de la radiación infrarroja y la base del diseño de los termómetros infrarrojos de banda única.
A medida que aumenta la temperatura, el pico de radiación se desplaza hacia longitudes de onda más cortas (hacia la izquierda), obedeciendo la ley de desplazamiento de Wien: la longitud de onda máxima es inversamente proporcional a la temperatura absoluta T. La línea discontinua representa el lugar de estos valores máximos. Esta relación explica por qué los termómetros de alta temperatura funcionan principalmente con longitudes de onda cortas, mientras que los termómetros de baja temperatura utilizan longitudes de onda más largas.
La tasa de cambio de la energía radiante con respecto a la temperatura es mayor en longitudes de onda más cortas que en las más largas. En otras palabras, los termómetros que funcionan en longitudes de onda más cortas tienen una relación señal-ruido más alta (mayor sensibilidad) y un rendimiento antiinterferente más fuerte. Idealmente, los termómetros deberían diseñarse para funcionar cerca de la longitud de onda máxima, especialmente para objetivos pequeños y de baja temperatura, donde este factor es particularmente crítico.
segunda parte
Un termómetro infrarrojo consta de un sistema óptico, un detector fotoeléctrico, un amplificador de señal, un circuito de procesamiento de señal y un módulo de salida de pantalla. La radiación del objeto medido y una fuente de referencia se modula mediante un modulador y luego se ingresa al detector de infrarrojos. La diferencia entre las dos señales se amplifica mediante un amplificador inverso y se usa para controlar la temperatura de la fuente de referencia, de modo que su radiancia espectral coincida con la del objeto medido. Luego, la pantalla indica la temperatura de brillo del objeto medido.
