Infrapunatermomeetria teoreetilised põhimõtted ja infrapunatermomeetria rakendused
Temperatuuri mõõtmiseks on palju võimalusi. Termomeetrid võib jagada kahte kategooriasse: kontakttemperatuuri mõõteriistad ja mittekontaktsed temperatuurimõõteriistad. Kontaktitüüpide hulka kuuluvad tuttavad vedelikutermomeetrid, termopaartermomeetrid, takistustermomeetrid jne. Nagu me kõik teame, on temperatuur kütte-, gaasivarustus-, ventilatsiooni- ja kliimasüsteemides üks olulisemaid parameetreid. Eriti termilise mõõtmise protsessis on temperatuuri täpsus sageli katse õnnestumise või ebaõnnestumise määramise võti. Seetõttu on kõrgtemperatuuriline mõõteriist inseneritöös hädavajalik. Seetõttu tutvustatakse selles artiklis infrapunatermomeetrite põhimõtteid ja rakendusi temperatuuri mõõtmise tööriistade hulgas.
Infrapuna temperatuuri mõõtmise teoreetiline põhimõte:
Looduses, kui objekti temperatuur on nullist kõrgem, kiirgab see sisemise soojusliikumise tõttu ümbritsevasse pidevalt elektromagnetlaineid, sealhulgas infrapunakiiri lainepikkuse vahemikus 0,75–100 µm. . Sellele on iseloomulik, et antud temperatuuril ja lainepikkusel on objekti poolt kiiratav kiirgusenergia suur väärtus. Seda materjali nimetatakse mustaks kehaks ja selle peegeldustegur on seatud väärtusele 1. Teiste materjalide peegelduskoefitsient on väiksem kui 1, mida nimetatakse mustaks kehaks. Hall keha, sest seos musta keha spektraalse kiirgusvõimsuse P (λT) ja temperatuuri T vahel rahuldab Plancki seadust. See näitab, et temperatuuril T on musta keha kiirgusvõimsus pindalaühiku kohta lainepikkusel λ P(λT).
Temperatuuri tõustes muutub objekti kiirgusenergia tugevamaks. See on infrapunakiirguse teooria lähtepunkt ja üheribaliste infrapunatermomeetrite disainimise alus.
Temperatuuri tõustes liigub kiirgustipp lühilaine suunas (vasakule) ja rahuldab Wieni nihketeoreemi. Lainepikkus tipus on pöördvõrdeline temperatuuriga T ja punktiirjoon on piike ühendav joon. See valem ütleb meile, miks kõrge temperatuuriga termomeetrid töötavad enamasti lühikestel lainetel ja madala temperatuuriga termomeetrid enamasti pikkadel lainetel.
Kiirgava energia muutumise kiirus temperatuuriga on lühikestel lainepikkustel suurem kui pikkadel lainepikkustel. See tähendab, et lühikestel lainepikkustel töötavatel termomeetritel on suhteliselt kõrge signaali-müra suhe (kõrge tundlikkus) ja tugev häiretevastane toime. Termomeeter peaks püüdma töötada tipplainepikkusel. See on eriti oluline väikeste madala temperatuuriga sihtmärkide puhul.
Infrapunatermomeeter koosneb optilisest süsteemist, fotoelektrilisest detektorist, signaalivõimendist, signaalitöötlusest, kuvari väljundist ja muudest osadest. Mõõdetava objekti ja tagasiside allika kiirgust moduleerib modulaator ja seejärel sisend infrapunadetektorisse. Kahe signaali erinevust võimendab pöördvõimendi ja see juhib tagasisideallika temperatuuri nii, et tagasisideallika spektraalne kiirgus on sama, mis objekti spektraalne kiirgus. Ekraan näitab mõõdetava objekti heleduse temperatuuri
