Mis on infrapunatermomeetrite põhimõte ja klassifikatsioon?
1. Infrapuna põhimõte: kõik objektid, mille temperatuur on üle * * null kraadi (-273 kraadi), kiirgavad soojuskiirgust väljapoole. Objekti temperatuuride erinevus toob kaasa erinevuse kiirgusenergias ja kiirguslaine lainepikkuses. Infrapunakiirgus on aga alati kaasas. Alla tuhande Celsiuse kraadiga objektide puhul on nende soojuskiirguse poolt tabatud elektromagnetlained infrapunalained. Seetõttu saab objekti enda infrapunakiirgust mõõtes täpselt määrata selle välimuse temperatuuri. See on infrapuna termomeetri temperatuuri mõõtmise objektiivne alus ja aluspõhimõte.
Must keha on idealiseeritud radiaator, mis neelab kõigi lainepikkustega kiirgusenergiat ilma peegelduse või energia ülekandmiseta ning selle emissiivsus on 1. Peaaegu kõik reaalsed objektid loodusmaailmas ei ole aga mustad kehad. Infrapunakiirguse difusiooniseaduse selgitamiseks ja saamiseks tuleb teoreetilises uurimistöös valida sobiv mudel. See on Plancki välja pakutud kehaõõne kiirguse kvantiseeritud ostsillaatormudel, mis tuletas Plancki musta keha kiirguse seaduse, st musta keha kiirguse spektraalse kiirguse lainepikkuses. See on kõigi infrapunakiirguse teooriate lähtepunkt, mistõttu seda nimetatakse musta keha kiirgusseaduseks.
Kõigi reaalsete objektide kiirgustase ei sõltu ainult objekti kiirguse lainepikkusest ja temperatuurist, vaid ka sellistest teguritest nagu objekti ehitamiseks kasutatud materjali tüüp, valmistamismeetodid, termiline ajalugu ning välimus ja tingimused. Seetõttu on musta keha kiirgusseaduse rakendamiseks kõikidele reaalsetele objektidele vaja kehtestada materjali omaduste ja välimuse olekutega seotud proportsionaalsuskoefitsient, nimelt kiirgusvõime. See koefitsient tähistab reaalsete objektide soojuskiirguse ja musta keha kiirguse lähedustaset väärtusega 0 ja 1 vahel. Kiirgusseaduse kohaselt on materjali kiirgusvõime teadaolevalt võimalik määrata mis tahes objekti infrapunakiirguse omadused. Olulised tegurid, mis mõjutavad lõnga emissioonivõimet, on materjali tüüp, pinna karedus, füüsikaline ja keemiline paigutus ning materjali paksus.
2. Infrapuna termomeetri tööpõhimõte ja paigutus: Looduses kiirgavad kõik objektid, mille temperatuur on üle * * null kraadi, pidevalt ümbritsevasse ruumi infrapunakiirguse energiat. Objekti infrapunakiirguse energia suurus ja lainepikkus on tihedalt seotud selle välimuse temperatuuriga. Seetõttu saab objekti enda poolt kiirgavat infrapunaenergiat mõõtes täpselt määrata selle välistemperatuuri, mis on infrapunakiirguse temperatuuri mõõtmise objektiivseks aluseks.
Infrapunatermomeetri temperatuuri mõõtmise põhimõte seisneb objekti (näiteks sulaterase) kiiratava infrapuna kiirgusenergia muundamises elektrisignaaliks. Infrapunakiirguse energia suurus vastab objekti (näiteks sulaterase) enda temperatuurile ja objekti (näiteks sulaterase) temperatuuri saab määrata elektrisignaali suuruse muutuse järgi. Infrapunatermomeeter koosneb optilisest süsteemist, fotoelektrilisest detektorist, signaalivõimendist, signaalitöötluse karistusest, jõudlusväljundist ja muudest osakondadest. Optiline süsteem koondab sihtmärgiks oleva infrapunakiirguse energia oma vaatevälja ning vaatevälja suuruse määravad termomeetri optilised komponendid ja nende asendid. Infrapunaenergia fokusseeritakse fotodetektorile ja muundatakse vastavateks elektrilisteks signaalideks. Signaali võimendab võimendi ja töödeldakse trahviahelaga ning teisendatakse pärast instrumendi sisemise teraapia algoritmi ja sihtmärgi emissiivsusega korrigeerimist sihtmärgi temperatuuriväärtuseks.
Infrapunakiirguse termomeetri abil sihtmärgi temperatuuri mõõtmisel tuleb kõigepealt mõõta sihtmärgi infrapunakiirgust selle lainepikkuse vahemikus ja seejärel arvutada termomeetri ketta abil sihtmärgi temperatuur. Infrapunatermomeetrite põhimõte võib jagada monokromaatilisteks ja kaheks värvitermomeetriteks (kiirguskolorimeetrilisteks termomeetriteks). Monokromaatilised termomeetrid on võrdelised kiirguse hulgaga lainepikkuse ribas; Kahevärviline termomeeter on võrdeline kiirguse suhtega kahes ribas.
