Az infravörös hőmérők elméleti elve és alkalmazása
A természetben, amikor egy objektum hőmérséklete abszolút nulla felett van, a belső hőmozgás következtében folyamatosan elektromágneses hullámokat bocsát ki a környezetébe. Ezek a hullámok infravörös sugárzást tartalmaznak a 0,75 µm és 100 µm közötti hullámhossz-tartományban. Jellemző tulajdonsága, hogy adott hőmérsékleten és hullámhosszon a tárgy által kibocsátott sugárzási energia eléri a maximumot. Az ilyen ideális anyagot feketetestnek nevezzük, amelynek emissziós tényezője 1. Minden más anyagot, amelynek emissziós tényezője kisebb, mint 1, szürketesteknek nevezzük.
A fekete test P(λ,T) spektrális sugárzási teljesítménye a Planck-törvényt követi a T abszolút hőmérséklet függvényében. Ez a törvény a fekete test egységnyi területre eső sugárzó teljesítményét írja le λ hullámhosszon és T abszolút hőmérsékleten.
A hőmérséklet emelkedésével egy tárgy sugárzó energiája erősebbé válik. Ez az infravörös sugárzás elméletének alapja és az egysávos infravörös hőmérők tervezési alapja.
A hőmérséklet emelkedésével a sugárzási csúcs rövidebb hullámhosszok felé tolódik el (balra), engedelmeskedve a Wien-féle eltolási törvénynek: a csúcs hullámhossz fordítottan arányos a T abszolút hőmérséklettel. A szaggatott vonal jelzi ezen csúcsértékek helyét. Ez az összefüggés megmagyarázza, hogy a magas hőmérsékletű hőmérők többnyire rövid hullámhosszon működnek, míg az alacsony hőmérsékletű hőmérők hosszabb hullámhosszokon.
A sugárzási energia hőmérséklet-változási sebessége rövidebb hullámhosszon nagyobb, mint hosszabb hullámhosszon. Más szavakkal, a rövidebb hullámhosszon működő hőmérőknek nagyobb a jel-zaj aránya (nagyobb érzékenység) és erősebb az interferencia elleni teljesítmény. A hőmérőket ideális esetben úgy kell megtervezni, hogy a csúcs hullámhossz közelében működjenek, különösen alacsony hőmérsékletű és kisméretű célpontok esetén, ahol ez a tényező különösen kritikus.
Második rész
Az infravörös hőmérő egy optikai rendszerből, egy fotoelektromos detektorból, egy jelerősítőből, egy jelfeldolgozó áramkörből és egy kijelző kimeneti modulból áll. A mért objektum és a referenciaforrás sugárzását egy modulátor modulálja, majd beviszi az infravörös detektorba. A két jel közötti különbséget egy inverz erősítő erősíti fel, és a forrás spektrumának megfelelő hőmérsékletét szabályozza. mért tárgy.A kijelző ekkor a mért tárgy fényességi hőmérsékletét jelzi.
