Principer och sammansättning av infraröda termometrar
Temperaturmätningsprincipen för en infraröd termometer är att omvandla strålningsenergin som avges av ett föremål (som smält stål) till en elektrisk signal. Storleken på den infraröda strålningsenergin motsvarar temperaturen på själva föremålet (som smält stål). Baserat på storleken på den konverterade elektriska signalen kan temperaturen på föremålet (som smält stål) bestämmas.
Arbetsprincip för infraröd termometer
Den infraröda termometern består av ett optiskt system, en fotodetektor, en signalförstärkare, signalbehandling, displayutgång och andra komponenter. Det optiska systemet koncentrerar den infraröda strålningsenergin från målet inom dess synfält, och storleken på synfältet bestäms av de optiska komponenterna och deras positioner på termometern. Infraröd energi fokuseras på fotodetektorn och omvandlas till motsvarande elektriska signaler. Signalen förstärks och bearbetas av en signalbehandlingskrets och omvandlas sedan till temperaturvärdet för det uppmätta målet efter att ha kalibrerats enligt algoritmen och målemissiviteten för instrumentets interna terapi.
I naturen sänder alla objekt med temperaturer över absolut noll konstant infraröd strålningsenergi till det omgivande rummet. De
magnitud och våglängdsfördelning av infraröd strålningsenergi från ett objekt är nära relaterade till dess yttemperatur. Därför, genom att mäta den infraröda energin som utstrålas av ett objekt själv, kan dess yttemperatur bestämmas exakt, vilket är den objektiva grunden för temperaturmätning av infraröd strålning.
En svartkropp är en idealiserad radiator som absorberar strålningsenergi av alla våglängder utan någon reflektion eller överföring av energi, och dess ytemissionsförmåga är 1. De faktiska objekten som finns i naturen är dock nästan inte svartkroppar. För att klargöra och erhålla distributionslagen för infraröd strålning måste en lämplig modell väljas i teoretisk forskning. Detta är den kvantiserade oscillatormodellen av strålning från kroppskavitet som föreslagits av Planck, som härledde Plancks lag för svartkroppsstrålning, nämligen den spektrala strålningen av svartkroppsstrålning uttryckt i våglängd. Detta är utgångspunkten för alla teorier om infraröd strålning, därför kallas den för svartkroppsstrålningslagen. Strålningsnivån för alla faktiska föremål beror inte bara på föremålets strålningsvåglängd och temperatur, utan också på faktorer som typ av material, beredningsmetod, termisk process, yttillstånd och miljöförhållanden som utgör föremålet. Därför måste en proportionalitetskoefficient relaterad till materialegenskaper och yttillstånd, nämligen emissivitet, införas för att göra lagen om svartkroppsstrålning tillämplig på alla praktiska föremål. Denna koefficient representerar den grad i vilken termisk strålning från ett verkligt föremål är nära svartkroppsstrålning, med värden mellan noll och värden mindre än 1. Enligt strålningslagen, så länge som emissiviteten hos ett material är känd, är den infraröda strålningsegenskaperna för alla föremål kända. De viktigaste faktorerna som påverkar emissiviteten är: materialtyp, ytjämnhet, fysikalisk och kemisk struktur och materialtjocklek.
