ניתוח על יישומים מודרניים של טכנולוגיית מדחום אינפרא אדום
עקרון מדידת הטמפרטורה של מדחום האינפרא אדום הוא להמיר את אנרגיית הקרינה של קרני אינפרא אדום הנפלטות מעצם לאות חשמלי. גודל אנרגיית הקרינה האינפרא-אדום תואם את הטמפרטורה של העצם עצמו. על פי גודל האות החשמלי המומר, ניתן לקבוע את הטמפרטורה של האובייקט. טכנולוגיית מדידת טמפרטורה אינפרא אדום התפתחה עד לנקודה שבה היא יכולה לסרוק ולמדוד את הטמפרטורה של משטח בשינויים תרמיים, לקבוע את תמונת פיזור הטמפרטורה שלו ולזהות במהירות הבדלי טמפרטורה נסתרים. זוהי מצלמת הדמיה תרמית אינפרא אדום. מצלמות הדמיה תרמיות אינפרא אדום שימשו לראשונה בצבא. חברת TI האמריקאית פיתחה את מערכת הסיור הראשונה בעולם לסריקת אינפרא אדום בשנת 1999. מאז, נעשה שימוש בטכנולוגיית הדמיה תרמית אינפרא אדום בכלי טיס, טנקים, ספינות מלחמה וכלי נשק אחרים במדינות המערב. , כמערכת תצפית תרמית למטרות סיור, משפרת מאוד את יכולת החיפוש והפגיעה במטרות. מצלמת ההדמיה התרמית האינפרא אדום המיוצרת על ידי חברת AGA השבדית נמצאת בעמדה מובילה בטכנולוגיה אזרחית.
מדחום אינפרא אדום מורכב ממערכת אופטית, גלאי פוטואלקטרי, מגבר אות, עיבוד אותות, פלט תצוגה וחלקים אחרים. המערכת האופטית אוספת את אנרגיית הקרינה האינפרא-אדום היעד בתוך שדה הראייה שלה. גודל שדה הראייה נקבע על פי החלקים האופטיים של המדחום ומיקומם. אנרגיית האינפרא אדום ממוקדת בפוטו-גלאי ומומרת לאות חשמלי מתאים. האות עובר דרך המגבר ומעגל עיבוד האותות, ומומר לערך הטמפרטורה של המטרה הנמדדת לאחר תיקון לפי אלגוריתם הטיפול הפנימי של המכשיר ופליטת המטרה.
בטבע, כל העצמים עם טמפרטורה גבוהה מאפס מוחלט פולטים כל הזמן אנרגיית קרינה אינפרא אדומה לחלל שמסביב. כמות אנרגיית הקרינה האינפרא-אדום של עצם והתפלגותו לפי אורך הגל קשורים קשר הדוק לטמפרטורת פני השטח שלו. לכן, על ידי מדידת אנרגיית האינפרא אדום שמקרין העצם עצמו, ניתן למדוד במדויק את טמפרטורת פני השטח שלו. זהו הבסיס האובייקטיבי שעליו מבוססת מדידת טמפרטורת קרינה אינפרא אדומה.
גוף שחור הוא רדיאטור אידיאלי הסופג אנרגיית קרינה מכל אורכי הגל ללא השתקפות או שידור אנרגיה. פליטת פני השטח שלו היא 1. עם זאת, כמעט כל העצמים הממשיים הקיימים בטבע אינם גופים שחורים. על מנת להבהיר ולקבל את כללי ההפצה של קרינת אינפרא אדום, יש לבחור מודל מתאים במחקר תיאורטי. זהו מודל המתנד הכמותי של קרינת חלל הגוף שהוצע על ידי פלאנק. נגזר חוק קרינת הגוף השחור של פלאנק, כלומר הקרינה הספקטרלית של הגוף השחור המתבטאת באורך גל. זוהי נקודת המוצא של כל תיאוריות הקרינה האינפרא אדום, ולכן היא נקראת חוק קרינת הגוף השחור. כמות הקרינה של כל העצמים בפועל תלויה לא רק באורך גל הקרינה ובטמפרטורה של האובייקט, אלא גם בגורמים כמו סוג החומר, שיטת הכנה, תהליך תרמי, מצב פני השטח ותנאי הסביבה של האובייקט.
מדידת טמפרטורה אינפרא אדום מאמצת ניתוח נקודתי, כלומר, הקרינה התרמית של אזור מקומי של האובייקט ממוקדת בגלאי בודד, ועוצמת הקרינה מומרת לטמפרטורה באמצעות הפליטה של האובייקט המוכר. בשל אובייקטים שונים שיש לגלות, טווחי מדידה והזדמנויות שימוש, עיצוב המראה והמבנה הפנימי של מדי חום אינפרא אדום שונים, אך המבנים הבסיסיים דומים בדרך כלל, כולל מערכות אופטיות, גלאי צילום, מגברי אותות ועיבוד אותות ויציאות תצוגה. מורכב מחלקים אחרים. קרינת אינפרא אדומה הנפלטת על ידי רדיאטור. בכניסה למערכת האופטית, קרינת האינפרא אדום מווסתת לקרינה מתחלפת על ידי המאפנן, ולאחר מכן מומרת לאותות חשמליים מתאימים על ידי הגלאי. האות עובר דרך המגבר ומעגל עיבוד האותות, ומומר לערך הטמפרטורה של המטרה הנמדדת לאחר תיקון לפי האלגוריתם במכשיר ופליטת המטרה.
