تحليل التطبيقات الحديثة لتكنولوجيا مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء
مبدأ قياس درجة الحرارة لمقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء هو تحويل الطاقة الإشعاعية للأشعة تحت الحمراء المنبعثة من جسم ما إلى إشارة كهربائية. يتوافق حجم الطاقة الإشعاعية بالأشعة تحت الحمراء مع درجة حرارة الجسم نفسه. وفقا لحجم الإشارة الكهربائية المحولة، يمكن تحديد درجة حرارة الجسم. تطورت تقنية قياس درجة الحرارة بالأشعة تحت الحمراء إلى حد أنها يمكن مسح وقياس درجة حرارة السطح مع التغيرات الحرارية، وتحديد صورة توزيع درجة الحرارة، والكشف السريع عن الاختلافات في درجات الحرارة المخفية. هذه كاميرا تصوير حراري تعمل بالأشعة تحت الحمراء. تم استخدام كاميرات التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء لأول مرة في الجيش. قامت شركة TI الأمريكية بتطوير أول نظام استطلاع للمسح بالأشعة تحت الحمراء في العالم في عام 1999. ومنذ ذلك الحين، تم استخدام تقنية التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء في الطائرات والدبابات والسفن الحربية وغيرها من الأسلحة في الدول الغربية. ، كنظام رؤية حراري لأهداف الاستطلاع، يحسن بشكل كبير القدرة على البحث عن الأهداف وضربها. تحتل كاميرا التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء التي تنتجها شركة AGA السويدية مكانة رائدة في مجال التكنولوجيا المدنية.
يتكون مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء من النظام البصري، والكاشف الكهروضوئي، ومضخم الإشارة، ومعالجة الإشارات، وإخراج العرض وأجزاء أخرى. يقوم النظام البصري بتجميع طاقة الأشعة تحت الحمراء المستهدفة ضمن مجال رؤيته. يتم تحديد حجم مجال الرؤية من خلال الأجزاء البصرية لمقياس الحرارة ومواضعها. يتم تركيز طاقة الأشعة تحت الحمراء على الكاشف الضوئي وتحويلها إلى إشارة كهربائية مقابلة. تمر الإشارة عبر مكبر الصوت ودائرة معالجة الإشارة، ويتم تحويلها إلى قيمة درجة حرارة الهدف المقاس بعد التصحيح وفقًا لخوارزمية المعالجة الداخلية للجهاز وانبعاثية الهدف.
في الطبيعة، جميع الأجسام التي تزيد درجة حرارتها عن الصفر المطلق تبعث باستمرار طاقة الأشعة تحت الحمراء إلى الفضاء المحيط بها. ترتبط كمية طاقة الأشعة تحت الحمراء لجسم ما وتوزيعها وفقًا لطول الموجة ارتباطًا وثيقًا بدرجة حرارة سطحه. لذلك، من خلال قياس طاقة الأشعة تحت الحمراء التي يشعها الجسم نفسه، يمكن قياس درجة حرارة سطحه بدقة. وهذا هو الأساس الموضوعي الذي يعتمد عليه قياس درجة حرارة الأشعة تحت الحمراء.
الجسم الأسود هو مشع مثالي يمتص الطاقة الإشعاعية من جميع الأطوال الموجية دون انعكاس أو انتقال للطاقة. تبلغ انبعاثية سطحه 1. ومع ذلك، فإن جميع الأجسام الفعلية الموجودة في الطبيعة تقريبًا ليست أجسامًا سوداء. ومن أجل توضيح والحصول على قواعد توزيع الأشعة تحت الحمراء، لا بد من اختيار نموذج مناسب في البحث النظري. هذا هو النموذج المذبذب الكمي لإشعاع تجويف الجسم الذي اقترحه بلانك. تم اشتقاق قانون بلانك لإشعاع الجسم الأسود، أي الإشعاع الطيفي للجسم الأسود معبرًا عنه بالطول الموجي. وهذه هي نقطة البداية لجميع نظريات الأشعة تحت الحمراء، ولذلك يطلق عليها قانون إشعاع الجسم الأسود. لا تعتمد كمية الإشعاع لجميع الأجسام الفعلية على الطول الموجي للإشعاع ودرجة حرارة الجسم فحسب، بل تعتمد أيضًا على عوامل مثل نوع المادة وطريقة التحضير والعملية الحرارية وحالة السطح والظروف البيئية للجسم.
يعتمد قياس درجة حرارة الأشعة تحت الحمراء تحليل نقطة بنقطة، أي أن الإشعاع الحراري للمنطقة المحلية من الجسم يركز على كاشف واحد، ويتم تحويل قوة الإشعاع إلى درجة حرارة من خلال انبعاثية الكائن المعروف. نظرًا لاختلاف الكائنات التي سيتم اكتشافها ونطاقات القياس ومناسبات الاستخدام، يختلف تصميم المظهر والبنية الداخلية لمقاييس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء، لكن الهياكل الأساسية متشابهة بشكل عام، بما في ذلك الأنظمة البصرية وأجهزة الكشف الضوئي ومكبرات الصوت ومعالجة الإشارات ومخرجات العرض. مكونة من أجزاء أخرى. الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من المبرد. عند الدخول إلى النظام البصري، يتم تعديل الأشعة تحت الحمراء إلى إشعاع متناوب بواسطة المغير، ثم يتم تحويلها إلى إشارات كهربائية مقابلة بواسطة الكاشف. تمر الإشارة عبر مكبر الصوت ودائرة معالجة الإشارة، ويتم تحويلها إلى قيمة درجة حرارة الهدف المقاس بعد التصحيح وفقًا للخوارزمية الموجودة في الجهاز وانبعاثية الهدف.
