Az infravörös hőmérők alapelvei és összetétele
Az infravörös hőmérő hőmérsékletmérési elve az, hogy egy tárgy (például acélolvadék) által kibocsátott sugárzási energiát elektromos jellé alakítja át. Az infravörös sugárzás energia nagysága megfelel magának a tárgynak (például az olvadt acélnak) a hőmérsékletének. Az átalakított elektromos jel nagysága alapján meghatározható a tárgy (például az olvadt acél) hőmérséklete.
Az infravörös hőmérő működési elve
Az infravörös hőmérő optikai rendszerből, fotodetektorból, jelerősítőből, jelfeldolgozásból, kijelzőkimenetből és egyéb alkatrészekből áll. Az optikai rendszer a céltárgy infravörös sugárzási energiáját a látóterébe koncentrálja, a látómező méretét pedig az optikai komponensek és a hőmérő elhelyezkedése határozza meg. Az infravörös energiát a fotodetektorra fókuszálják, és megfelelő elektromos jelekké alakítják. A jelet egy jelfeldolgozó áramkör felerősíti és feldolgozza, majd a műszer belső terápiájának algoritmusa és cél emissziós képessége szerinti kalibrálás után a mért célpont hőmérsékleti értékévé konvertálja.
A természetben minden abszolút nulla feletti hőmérsékletű objektum folyamatosan infravörös sugárzási energiát bocsát ki a környező térbe. A
Egy tárgy infravörös sugárzási energiájának nagysága és hullámhossz-eloszlása szorosan összefügg a felületi hőmérsékletével. Ezért magának a tárgynak az infravörös energiájának mérésével pontosan meghatározható annak felületi hőmérséklete, ami az infravörös sugárzás hőmérsékletmérésének objektív alapja.
A fekete test egy idealizált sugárzó, amely minden hullámhosszú sugárzási energiát elnyel mindenféle visszaverődés vagy energiaátvitel nélkül, felületi emissziós tényezője pedig 1. A természetben létező tényleges objektumok azonban szinte nem feketetestek. Az infravörös sugárzás eloszlási törvényének tisztázásához és megismeréséhez az elméleti kutatásban megfelelő modellt kell kiválasztani. Ez a Planck által javasolt testüreg-sugárzás kvantált oszcillátormodellje, amely levezette a feketetestek sugárzásának Planck-törvényét, nevezetesen a feketetest-sugárzás hullámhosszban kifejezett spektrális sugárzását. Ez az összes infravörös sugárzás elmélet kiindulópontja, ezért nevezik feketetest-sugárzási törvénynek. Az összes tényleges objektum sugárzási szintje nemcsak az objektum sugárzási hullámhosszától és hőmérsékletétől függ, hanem olyan tényezőktől is, mint az anyag típusa, az előkészítési módszer, a termikus folyamat, a felület állapota és a tárgyat alkotó környezeti feltételek. Ezért ahhoz, hogy a feketetestek sugárzási törvénye minden gyakorlati tárgyra alkalmazható legyen, be kell vezetni az anyagtulajdonságokkal és felületi állapotokkal kapcsolatos arányossági együtthatót, nevezetesen az emissziós tényezőt. Ez az együttható azt jelenti, hogy egy tényleges objektum hősugárzása milyen mértékben közelít a feketetest sugárzásához, nulla és 1-nél kisebb értékek esetén. A sugárzás törvénye szerint, amíg egy anyag emissziós tényezője ismert, bármely tárgy infravörös sugárzási jellemzői ismertek. Az emissziót befolyásoló fő tényezők: az anyag típusa, felületi érdesség, fizikai és kémiai szerkezet, valamint az anyag vastagsága.
