Az infravörös hőmérő elméleti elvei és az infravörös hőmérő alkalmazásai
A hőmérséklet mérésének számos módja van. A hőmérők két kategóriába sorolhatók: érintkezési hőmérsékletmérő műszerek és érintésmentes hőmérsékletmérő műszerek. Az érintkező típusok közé tartoznak az ismert folyadékhőmérők, hőelemes hőmérők, ellenálláshőmérők stb. Mint tudjuk, a hőmérséklet az egyik legfontosabb paraméter a fűtési, gázellátó, szellőztető és légkondicionáló rendszerekben. Különösen a hőmérési folyamatban a hőmérséklet pontossága gyakran a kulcsa a kísérlet sikerének vagy kudarcának. Ezért a magas hőmérsékletű mérőműszer elengedhetetlen a mérnöki munkában. Ezért ez a cikk bemutatja az infravörös hőmérők elveit és alkalmazásait a hőmérsékletmérő eszközök között.
Az infravörös hőmérsékletmérés elméleti elve:
A természetben, ha egy tárgy hőmérséklete nullánál magasabb, a belső hőmozgás miatt folyamatosan elektromágneses hullámokat sugároz a környezetbe, beleértve az infravörös sugarakat 0,75µm-100µm hullámhossz-tartományban. . Jellemzője, hogy adott hőmérsékleten és hullámhosszon a tárgy által kibocsátott sugárzási energia nagy értékű. Ezt az anyagot fekete testnek nevezzük, és a visszaverődési együtthatója 1-re van állítva. Más anyagok visszaverődési együtthatója 1-nél kisebb, ezt fekete testnek nevezzük. Szürke test, mert a fekete test P spektrális sugárzási teljesítménye (λT) és a T hőmérséklet közötti összefüggés kielégíti a Planck-törvényt. Azt mutatja, hogy T hőmérsékleten a fekete test egységnyi területre eső sugárzóereje λ hullámhosszon P(λT).
A hőmérséklet emelkedésével a tárgy sugárzó energiája erősebbé válik. Ez az infravörös sugárzás elméletének kiindulópontja és az egysávos infravörös hőmérők tervezésének alapja.
A hőmérséklet emelkedésével a sugárzási csúcs a rövidhullámú irányba (balra) mozdul el, és kielégíti Wien eltolási tételét. A csúcs hullámhossza fordítottan arányos a T hőmérséklettel, a pontozott vonal pedig a csúcsokat összekötő vonal. Ez a képlet megmondja, hogy a magas hőmérsékletű hőmérők miért működnek többnyire rövid hullámokon, az alacsony hőmérsékletű hőmérők pedig többnyire hosszú hullámokon.
A kisugárzott energia hőmérséklet változásának sebessége nagyobb rövid hullámhosszon, mint hosszú hullámhosszon. Vagyis a rövid hullámhosszon működő hőmérőknek viszonylag magas a jel/zaj aránya (nagy érzékenység) és erős az anti-interferencia. A hőmérőnek meg kell próbálnia a csúcs hullámhosszon dolgozni. Ez különösen fontos kis, alacsony hőmérsékletű célok esetén.
Az infravörös hőmérő optikai rendszerből, fotoelektromos detektorból, jelerősítőből, jelfeldolgozásból, kijelzőkimenetből és egyéb részekből áll. A mért tárgyból és a visszacsatoló forrásból származó sugárzást a modulátor modulálja, majd beviszi az infravörös detektorba. A két jel közötti különbséget az inverz erősítő erősíti, és úgy szabályozza a visszacsatoló forrás hőmérsékletét, hogy a visszacsatoló forrás spektrális sugárzása megegyezzen a tárgy spektrális sugárzásával. A kijelző mutatja a mért tárgy fényerősségét
