Principe de fonctionnement et application du thermomètre infrarouge
Théorie de base infrarouge
En 1672, on a découvert que la lumière du soleil (lumière blanche) est composée de lumière de différentes couleurs. Dans le même temps, Newton a conclu que la lumière monochromatique est de nature plus simple que la lumière blanche. Utilisez un prisme dichroïque pour décomposer la lumière du soleil (lumière blanche) en lumières monochromatiques de couleur rouge, orange, jaune, verte, bleue, bleue, violette, etc. En 1800, le physicien britannique FW Huxel a découvert les rayons infrarouges lorsqu'il a étudié diverses lumières colorées du point de vue thermique. Lorsqu'il étudiait la chaleur de différentes couleurs de lumière, il a délibérément bloqué la seule fenêtre de la pièce sombre avec une plaque sombre et a ouvert un trou rectangulaire dans la plaque, et un prisme séparateur de faisceau a été installé dans le trou. Lorsque la lumière du soleil traverse le prisme, elle se décompose en bandes lumineuses colorées et un thermomètre est utilisé pour mesurer la chaleur contenue dans les différentes couleurs des bandes lumineuses. Afin de comparer avec la température ambiante, Huxel a utilisé plusieurs thermomètres placés près de la bande lumineuse colorée comme thermomètres comparatifs pour mesurer la température ambiante. Au cours de l'expérience, il découvre accidentellement un phénomène étrange : un thermomètre placé à l'extérieur de la lumière rougeâtre a une valeur plus élevée que les autres températures de la pièce. Par tâtonnements, cette zone dite à haute température la plus chaude est toujours située à l'extérieur du feu rouge au bord de la bande lumineuse Z. Il a donc annoncé qu'en plus de la lumière visible, il y a aussi une « hot line " invisible à l'oeil humain dans le rayonnement émis par le soleil. Cette "ligne directe" invisible est située à l'extérieur de la lumière rouge et est appelée lumière infrarouge. L'infrarouge est une sorte d'onde électromagnétique, qui a la même essence que les ondes radio et la lumière visible. La découverte de l'infrarouge est un bond dans la compréhension humaine de la nature, et elle a ouvert une nouvelle voie large pour la recherche, l'utilisation et le développement de la technologie infrarouge.
La longueur d'onde des rayons infrarouges est comprise entre 0.76 et 100 μm. Selon la gamme de longueurs d'onde, il peut être divisé en quatre catégories : proche infrarouge, moyen infrarouge, lointain infrarouge et extrême lointain infrarouge. Sa position dans le spectre continu des ondes électromagnétiques est la zone située entre les ondes radio et la lumière visible. . Le rayonnement infrarouge est l'un des rayonnements électromagnétiques les plus répandus dans la nature. Il est basé sur le fait que tout objet produira ses propres mouvements moléculaires et atomiques irréguliers dans un environnement conventionnel et rayonnera en continu de l'énergie infrarouge thermique, des molécules et des atomes. Plus le mouvement est intense, plus l'énergie rayonnée est grande, et vice versa, plus l'énergie rayonnée est petite.
Les objets dont la température est supérieure à zéro émettront des rayons infrarouges en raison de leur propre mouvement moléculaire. Une fois que le signal de puissance rayonné par l'objet est converti en un signal électrique par le détecteur infrarouge, le signal de sortie du dispositif d'imagerie peut simuler complètement la distribution spatiale de la température de surface de l'objet balayé un par un. Après avoir été traitée par le système électronique, elle est transmise à l'écran de visualisation et on obtient l'image thermique correspondant à la répartition de la chaleur à la surface de l'objet. En utilisant cette méthode, il est possible de réaliser l'imagerie d'image d'état thermique à longue distance et la mesure de la température de la cible et d'analyser et de juger.
Principe de l'imageur thermique
L'imageur thermique infrarouge utilise un détecteur infrarouge, une lentille d'objectif d'imagerie optique et un système de balayage optique-mécanique (la technologie de plan focal avancée actuelle omet le système de balayage optique-mécanique) pour recevoir le modèle de distribution d'énergie de rayonnement infrarouge de la cible mesurée et le refléter sur le capteur photosensible du détecteur infrarouge. Sur l'élément, entre le système optique et le détecteur infrarouge, il y a un mécanisme de balayage optique-mécanique (l'imageur thermique à plan focal n'a pas ce mécanisme) pour balayer l'image thermique infrarouge de l'objet mesuré et se concentrer sur l'unité ou le détecteur spectroscopique. L'énergie du rayonnement infrarouge est convertie en un signal électrique par le détecteur, et l'image thermique infrarouge est affichée sur un écran de télévision ou un moniteur après traitement d'amplification, conversion ou signal vidéo standard. Ce type d'image thermique correspond au champ de répartition thermique à la surface de l'objet ; il s'agit essentiellement de la distribution d'image thermique du rayonnement infrarouge de chaque partie de l'objet cible mesuré. Parce que le signal est très faible, comparé à l'image en lumière visible, il manque de couches et de tridimensionnalité. Par conséquent, afin de juger plus efficacement le champ de distribution de chaleur infrarouge de la cible mesurée pendant l'opération réelle, certaines mesures auxiliaires sont souvent utilisées pour augmenter les fonctions pratiques de l'instrument, telles que la luminosité de l'image, le contrôle du contraste, la correction standard réelle, la fausse rendu des couleurs et autres technologies
Le développement des caméras thermiques
En 1800, le physicien britannique FW Huxel a découvert l'infrarouge, qui a ouvert une large voie pour l'application humaine de la technologie infrarouge. Pendant la Première Guerre mondiale, les Allemands ont utilisé des tubes changeurs d'images infrarouges comme dispositifs de conversion photoélectrique pour développer des dispositifs de vision nocturne actifs et des équipements de communication infrarouge, qui ont jeté les bases du développement de la technologie infrarouge.
Après la Seconde Guerre mondiale, la première génération d'appareils d'imagerie infrarouge pour le domaine militaire a été développée par la Texas Instruments Corporation des États-Unis après près d'un an d'exploration. Il s'appelle le système de détection infrarouge (FLIR), qui utilise le système mécanique optique pour balayer le rayonnement infrarouge de la cible mesurée. Le détecteur de photons reçoit les signes du rayonnement infrarouge bidimensionnel et, après conversion photoélectrique et une série de traitements d'instruments, un signal d'image vidéo est formé. La forme originale de ce système est un enregistreur automatique de distribution de température non temps réel. Plus tard, avec le développement des détecteurs de photons au mercure dopés à l'antimoniure d'indium et au germanium dans les années 1950, le balayage à grande vitesse et l'affichage en temps réel des images thermiques cibles ont commencé à apparaître. système.
