Principe de fonctionnement, classification et application moderne du thermomètre infrarouge
Le principe de mesure de la température du thermomètre infrarouge est de convertir l'énergie rayonnante des rayons infrarouges émis par l'objet (comme l'acier en fusion) en un signal électrique. La taille de l'énergie rayonnante infrarouge correspond à la température de l'objet (tel que l'acier fondu) lui-même. , la température d'un objet (tel que de l'acier en fusion) peut être déterminée. La technologie de mesure de température infrarouge a été développée pour scanner et mesurer la température de la surface avec des changements thermiques, déterminer son image de distribution de température et détecter rapidement les différences de température cachées. Il s'agit de l'imageur thermique infrarouge. Les caméras thermiques infrarouges ont d'abord été utilisées dans l'armée. En 19 ans, TI Corporation des États-Unis a développé le premier système de reconnaissance à balayage infrarouge au monde. Après cela, la technologie d'imagerie thermique infrarouge a été successivement utilisée dans les avions, les chars, les navires de guerre et d'autres armes dans les pays occidentaux, en tant que système de visée thermique pour les cibles de reconnaissance, elle a considérablement amélioré la capacité de rechercher et d'atteindre des cibles. La caméra thermique infrarouge produite par la société suédoise AGA occupe une position de leader dans la technologie civile. Cependant, comment rendre la technologie de mesure de température infrarouge largement utilisée reste un problème. C'est un sujet d'application digne de recherche.
Le thermomètre infrarouge est composé d'un système optique, d'un détecteur photoélectrique, d'un amplificateur de signal, d'un traitement du signal, d'une sortie d'affichage et d'autres pièces. Le système optique rassemble l'énergie de rayonnement infrarouge cible dans son champ de vision, et la taille du champ de vision est déterminée par les parties optiques du thermomètre et sa position. L'énergie infrarouge est focalisée sur un photodétecteur et convertie en un signal électrique correspondant. Le signal traverse l'amplificateur et le circuit de traitement du signal, et est converti en la valeur de température de la cible mesurée après avoir été corrigé selon l'algorithme du traitement interne de l'instrument et l'émissivité de la cible.
Dans la nature, tous les objets dont la température est supérieure au zéro absolu émettent constamment de l'énergie de rayonnement infrarouge dans l'espace environnant. L'amplitude de l'énergie de rayonnement infrarouge d'un objet et sa distribution en fonction de la longueur d'onde - ont une relation très étroite avec sa température de surface. Par conséquent, en mesurant l'énergie infrarouge rayonnée par l'objet lui-même, sa température de surface peut être déterminée avec précision, ce qui constitue la base objective de la mesure de la température de rayonnement infrarouge.
Un corps noir est un radiateur idéalisé, qui absorbe toutes les longueurs d'onde de l'énergie de rayonnement, n'a ni réflexion ni transmission d'énergie, et a une émissivité de 1 sur sa surface. Cependant, les objets pratiques dans la nature ne sont presque pas des corps noirs. Qinghe a obtenu la loi de distribution du rayonnement infrarouge, et dans la recherche théorique, un modèle approprié doit être sélectionné, qui est le modèle d'oscillateur quantifié du rayonnement de la cavité corporelle proposé par Planck, et a ainsi dérivé la loi du rayonnement du corps noir de Planck, c'est-à-dire le corps noir exprimé par la longueur d'onde Le rayonnement spectral, qui est le point de départ de toutes les théories du rayonnement infrarouge, est appelé la loi du rayonnement du corps noir. Le rayonnement de tous les objets réels dépend non seulement de la longueur d'onde du rayonnement et de la température de l'objet, mais également du type de matériau, de la méthode de préparation et du processus thermique de l'objet. Elle est liée à des facteurs tels que l'état de surface et les conditions environnementales. Par conséquent, afin de rendre la loi du rayonnement du corps noir applicable à tous les objets pratiques, un coefficient proportionnel lié aux propriétés des matériaux et aux états de surface doit être introduit, c'est-à-dire l'émissivité. Ce coefficient représente la proximité entre le rayonnement thermique d'un objet réel et le rayonnement d'un corps noir, et sa valeur est comprise entre zéro et une valeur inférieure à 1. Selon la loi du rayonnement, tant que l'émissivité du matériau est connues, les caractéristiques de rayonnement infrarouge de tout objet sont connues. Les principaux facteurs affectant l'émissivité sont : le type de matériau, la rugosité de la surface, la structure physique et chimique et l'épaisseur du matériau. Lors de l'utilisation d'un thermomètre à rayonnement infrarouge pour mesurer la température d'une cible, il est d'abord nécessaire de mesurer le rayonnement infrarouge de la cible dans sa plage de bande, puis la température de la cible mesurée est calculée par le thermomètre. Les pyromètres monochromatiques sont proportionnels à la quantité de rayonnement dans une bande ; les pyromètres bicolores sont proportionnels au rapport de la quantité de rayonnement dans les deux bandes.
La mesure de la température infrarouge adopte une méthode d'analyse point par point, c'est-à-dire que le rayonnement thermique d'une zone locale de l'objet est focalisé sur un seul détecteur et que la puissance de rayonnement est convertie en température grâce à l'émissivité de l'objet connu . En raison des différents objets détectés, des plages de mesure et des occasions d'utilisation, la conception de l'apparence et la structure interne des thermomètres infrarouges sont différentes, mais la structure de base est généralement similaire, comprenant principalement le système optique, le photodétecteur, l'amplificateur de signal et le traitement du signal, la sortie d'affichage et autres les pièces. Rayonnement infrarouge émis par un radiateur. Entrant dans le système optique, le rayonnement infrarouge est modulé en rayonnement alternatif par le modulateur, et converti en un signal électrique correspondant par le détecteur. Le signal traverse l'amplificateur et le circuit de traitement du signal et est converti en la valeur de température de la cible mesurée après avoir été corrigé en fonction de l'algorithme de l'instrument et de l'émissivité cible.
