Teoretiske principper for infrarød termometri og anvendelser af infrarød termometri
Der er mange måder at måle temperatur på. Termometre kan opdeles i to kategorier: instrumenter til måling af kontakttemperatur og berøringsfri temperaturmålingsinstrumenter. Kontakttyper omfatter de velkendte væsketermometre, termoelementtermometre, modstandstermometre osv. Som vi alle ved, er temperatur en af de vigtigste parametre i varme-, gasforsynings-, ventilations- og klimaanlæg. Især i den termiske måleproces er nøjagtigheden af temperaturen ofte nøglen til at bestemme forsøgets succes eller fiasko. Derfor er et højtemperaturmåleinstrument essentielt i teknik. Derfor vil denne artikel introducere principperne og anvendelserne af infrarøde termometre blandt temperaturmålingsværktøjer.
Det teoretiske princip for infrarød temperaturmåling:
I naturen, når temperaturen på et objekt er højere end nul, på grund af eksistensen af intern termisk bevægelse, vil det kontinuerligt udstråle elektromagnetiske bølger til omgivelserne, herunder infrarøde stråler med et bølgelængdeområde på 0.75µm~100µm . Dens karakteristika er, at ved en given temperatur og bølgelængde har strålingsenergien, der udsendes af et objekt, en stor værdi. Dette materiale kaldes et sort legeme, og dets refleksionskoefficient er sat til 1. Refleksionskoefficienten for andre materialer er mindre end 1, hvilket kaldes et sort legeme. Grå krop, fordi forholdet mellem den spektrale strålingseffekt P (λT) af det sorte legeme og temperaturen T opfylder Plancks lov. Den viser, at ved temperaturen T er strålingseffekten af det sorte legeme pr. arealenhed ved bølgelængden λ P(λT).
Når temperaturen stiger, bliver objektets strålingsenergi stærkere. Dette er udgangspunktet for infrarød strålingsteori og grundlaget for design af enkeltbånds infrarøde termometre.
Når temperaturen stiger, bevæger strålingstoppen sig til kortbølgeretningen (til venstre) og opfylder Wiens skiftsætning. Bølgelængden ved toppen er omvendt proportional med temperaturen T, og den stiplede linje er linjen, der forbinder toppene. Denne formel fortæller os, hvorfor højtemperaturtermometre for det meste virker ved korte bølger, og lavtemperaturtermometre for det meste virker ved lange bølger.
Ændringshastigheden af udstrålet energi med temperaturen er større ved korte bølgelængder end ved lange bølgelængder. Det vil sige, at termometre, der arbejder ved korte bølgelængder, har et relativt højt signal-til-støj-forhold (høj følsomhed) og stærk anti-interferens. Termometret skal forsøge at arbejde ved den maksimale bølgelængde. Dette er især vigtigt i tilfælde af små lavtemperaturmål.
Infrarødt termometer består af optisk system, fotoelektrisk detektor, signalforstærker, signalbehandling, displayudgang og andre dele. Strålingen fra det målte objekt og feedbackkilden moduleres af modulatoren og indlæses derefter til den infrarøde detektor. Forskellen mellem de to signaler forstærkes af den inverse forstærker og styrer temperaturen på feedbackkilden, således at feedbackkildens spektrale radians er den samme som objektets spektrale radians. Displayet viser lysstyrketemperaturen for det objekt, der måles
