עקרונות תיאורטיים של תרמומטריית אינפרא אדום ויישומים של תרמומטריית אינפרא אדום
ישנן דרכים רבות למדידת טמפרטורה. ניתן לחלק מדי חום לשתי קטגוריות: מכשירי מדידת טמפרטורת מגע ומכשירי מדידת טמפרטורה ללא מגע. סוגי המגע כוללים את מדי החום הנוזליים המוכרים, מדחום צמד תרמי, מדי חום תרמיים התנגדות ועוד. כידוע, טמפרטורה היא אחד הפרמטרים החשובים ביותר במערכות חימום, אספקת גז, אוורור ומיזוג אוויר. במיוחד בתהליך המדידה התרמית, דיוק הטמפרטורה הוא לעתים קרובות המפתח לקביעת ההצלחה או הכישלון של הניסוי. לכן, מכשיר מדידה בטמפרטורה גבוהה חיוני בהנדסה. לכן, מאמר זה יציג את העקרונות והיישומים של מדי חום אינפרא אדום בין כלי מדידת טמפרטורה.
העיקרון התיאורטי של מדידת טמפרטורה אינפרא אדום:
בטבע, כאשר הטמפרטורה של עצם גבוהה מאפס, עקב קיומה של תנועה תרמית פנימית, הוא יקרין ברציפות גלים אלקטרומגנטיים לסביבה, כולל קרני אינפרא אדום בטווח אורכי גל של 0.75µm~100µm . המאפיין שלו הוא שבטמפרטורה ואורך גל נתונים, לאנרגיית הקרינה הנפלטת עצם יש ערך גדול. חומר זה נקרא גוף שחור, ומקדם ההשתקפות שלו מוגדר ל-1. מקדם ההשתקפות של חומרים אחרים קטן מ-1, מה שנקרא גוף שחור. גוף אפור, מכיוון שהקשר בין עוצמת הקרינה הספקטרלית P (λT) של הגוף השחור לבין הטמפרטורה T עומדת בחוק פלאנק. זה מראה שבטמפרטורה T, כוח הקרינה של הגוף השחור ליחידת שטח באורך הגל λ הוא P(λT).
ככל שהטמפרטורה עולה, אנרגיית הקרינה של האובייקט מתחזקת. זוהי נקודת המוצא של תורת קרינת אינפרא אדום והבסיס לתכנון של מדי חום אינפרא אדום עם פס יחיד.
ככל שהטמפרטורה עולה, שיא הקרינה נע לכיוון הגל הקצר (שמאלה) ומקיים את משפט ההיסט של וינה. אורך הגל בשיא הוא ביחס הפוך לטמפרטורה T, והקו המקווקו הוא הקו המחבר בין הפסגות. נוסחה זו מספרת לנו מדוע מדי חום בטמפרטורה גבוהה פועלים בעיקר בגלים קצרים, ומדדי חום בטמפרטורה נמוכה פועלים בעיקר בגלים ארוכים.
קצב השינוי של האנרגיה המוקרנת עם הטמפרטורה גדול יותר באורכי גל קצרים מאשר באורכי גל ארוכים. כלומר, למדי חום הפועלים באורכי גל קצרים יש יחס אות לרעש גבוה יחסית (רגישות גבוהה) ואנטי הפרעות חזקות. המדחום צריך לנסות לעבוד בשיא אורך הגל. זה חשוב במיוחד במקרה של מטרות קטנות בטמפרטורה נמוכה.
מדחום אינפרא אדום מורכב ממערכת אופטית, גלאי פוטואלקטרי, מגבר אות, עיבוד אותות, פלט תצוגה וחלקים אחרים. הקרינה מהאובייקט הנמדד וממקור המשוב מווסתת על ידי המאפנן ואז נכנסת לגלאי האינפרא אדום. ההבדל בין שני האותות מוגבר על ידי המגבר ההפוך ושולט בטמפרטורה של מקור המשוב כך שהקרינה הספקטרלית של מקור המשוב זהה לקרינה הספקטרלית של האובייקט. התצוגה מציינת את טמפרטורת הבהירות של האובייקט הנמדד
