Infrapuna termomeetri tööpõhimõte ja rakendus
Infrapuna põhiteooria
1672. aastal avastati, et päikesevalgus (valge valgus) koosneb erinevat värvi valgusest. Samal ajal tegi Newton järelduse, et monokromaatiline valgus on oma olemuselt lihtsam kui valge valgus. Kasutage päikesevalguse (valge valguse) lagundamiseks ühevärvilisteks punaseks, oranžiks, kollaseks, roheliseks, siniseks, siniseks, lillaks jne. dikroilise prisma abil. 1800. aastal avastas Briti füüsik FW Huxel infrapunakiired, kui ta uuris erinevaid värvilisi tulesid. termiline vaatenurk. Erinevat värvi valguse soojust uurides blokeeris ta teadlikult pimeda toa ainsa akna tumeda plaadiga ja avas plaadis ristkülikukujulise augu, millesse paigaldati tala jaoturi prisma. Kui päikesevalgus läbib prismat, laguneb see värvilisteks valgusribadeks ja termomeetriga mõõdetakse valgusribade eri värvides sisalduvat soojust. Ümbritseva temperatuuriga võrdlemiseks kasutas Huxel ümbritseva temperatuuri mõõtmiseks võrdlevate termomeetritena mitut värvilise valgusriba lähedusse paigutatud termomeetrit. Eksperimendi käigus avastas ta kogemata kummalise nähtuse: väljapoole punakat valgust asetatud termomeetri väärtus oli suurem kui teistel ruumi temperatuuridel. Katse-eksituse meetodil on see nn kõrge temperatuuriga tsoon, kus on kõige rohkem kuumust, alati väljaspool punast tuld valgusriba Z servas. Nii teatas ta, et lisaks nähtavale valgusele on olemas ka "kuum liin". " inimsilmale nähtamatu päikese kiirgavas kiirguses. See nähtamatu "kuum liin" asub väljaspool punast valgust ja seda nimetatakse infrapunavalguseks. Infrapuna on teatud tüüpi elektromagnetlaine, millel on sama olemus kui raadiolainetel ja nähtaval valgusel. Infrapuna avastamine on hüpe inimese arusaamises loodusest ning see on avanud uue laia tee infrapunatehnoloogia uurimisele, kasutamisele ja arendamiseks.
Infrapunakiirte lainepikkus on vahemikus 0,76 kuni 100 μm. Lainepikkuse vahemiku järgi saab selle jagada nelja kategooriasse: lähi-infrapuna, keskmine infrapuna, kaug-infrapuna ja äärmuslik kaug-infrapuna. Selle asukoht elektromagnetlainete pidevas spektris on raadiolainete ja nähtava valguse vaheline ala. . Infrapunakiirgus on üks ulatuslikumaid elektromagnetilisi kiirgusi looduses. See põhineb asjaolul, et iga objekt tekitab tavapärases keskkonnas oma molekulaarseid ja aatomeid ebakorrapäraseid liikumisi ning kiirgab pidevalt infrapuna soojusenergiat, molekule ja aatomeid. Mida intensiivsem on liikumine, seda suurem on kiiratav energia ja vastupidi, seda väiksem on kiiratav energia.
Objektid, mille temperatuur on üle nulli, kiirgavad infrapunakiiri oma molekulaarse liikumise tõttu. Pärast seda, kui objekti poolt kiiratav võimsussignaal on infrapunadetektori poolt elektriliseks signaaliks teisendatud, suudab pildindusseadme väljundsignaal ükshaaval täielikult simuleerida skaneeritava objekti pinnatemperatuuri ruumilist jaotust. Pärast elektroonilise süsteemi poolt töötlemist edastatakse see kuvarile ja saadakse soojuspilt, mis vastab soojusjaotusele objekti pinnal. Seda meetodit kasutades on võimalik realiseerida kaugmaa termoseisundi kujutist ja sihtmärgi temperatuuri mõõtmist ning analüüsida ja hinnata.
Termokaamera põhimõte
Infrapunatermokaamera kasutab infrapunadetektorit, optilist pildiobjektiivi ja optilis-mehaanilist skaneerimissüsteemi (praegune täiustatud fokaaltasandi tehnoloogia jätab optilis-mehaanilise skaneerimissüsteemi välja), et võtta vastu mõõdetud sihtmärgi infrapunakiirguse energiajaotusmuster ja peegeldada seda valgustundlikule andurile. infrapunadetektorist. Elemendil, optilise süsteemi ja infrapunadetektori vahel, on optilis-mehaaniline skaneerimismehhanism (fokaaltasandi termokaameral seda mehhanismi ei ole), et skaneerida mõõdetava objekti infrapunasoojuspilti ja fokuseerida seadmele või spektroskoopiline detektor. Infrapunakiirguse energia muundatakse detektori poolt elektrisignaaliks ja infrapunasoojuspilt kuvatakse teleriekraanil või monitoril pärast võimendustöötlust, teisendamist või standardset videosignaali. Selline termopilt vastab soojusjaotusväljale objekti pinnal; see on sisuliselt mõõdetava sihtobjekti iga osa infrapunakiirguse soojuspildi jaotus. Kuna signaal on nähtava valguse kujutisega võrreldes väga nõrk, puuduvad sellel kihid ja kolmemõõtmelisus. Seetõttu kasutatakse mõõdetud sihtmärgi infrapuna soojusjaotusvälja tõhusamaks hindamiseks tegeliku töötamise ajal sageli mõningaid abimeetmeid, et suurendada instrumendi praktilisi funktsioone, nagu pildi heledus, kontrasti juhtimine, tegelik standardparandus, vale. värviedastus ja muud tehnoloogiad
Termokaamerate arendamine
1800. aastal avastas Briti füüsik FW Huxel infrapunakiirguse, mis avas laia tee infrapunatehnoloogia inimestele kasutamiseks. Esimeses maailmasõjas kasutasid sakslased infrapuna-pildivahetajatorusid fotoelektriliste muundusseadmetena aktiivsete öönägemisseadmete ja infrapunasideseadmete väljatöötamiseks, mis pani aluse infrapunatehnoloogia arengule.
Pärast Teist maailmasõda töötas Ameerika Ühendriikide Texas Instruments Corporation pärast peaaegu aasta pikkust uurimist välja esimese põlvkonna infrapunakujutise seadme sõjavaldkonna jaoks. Seda nimetatakse infrapuna leidmissüsteemiks (FLIR), mis kasutab optilist mehaanilist süsteemi mõõdetud sihtmärgi infrapunakiirguse skaneerimiseks. Footonidetektor võtab vastu kahemõõtmelise infrapunakiirguse märgid ning pärast fotoelektrilist muundamist ja instrumentaaltöötluse seeriat moodustub videopildi signaal. Selle süsteemi algkujuks on mittereaalajas automaatne temperatuurijaotuse salvestaja. Hiljem, kui 1950. aastatel töötati välja indiumantimoniidi ja germaaniumiga legeeritud elavhõbeda footondetektorid, hakkasid ilmnema sihtmärgi termopiltide kiire skaneerimine ja reaalajas kuvamine. süsteem.
