تكوين ومبدأ عمل مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء
نظام الأشعة تحت الحمراء: يتكون مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء من نظام بصري، وإلكترونيات بصرية، ومضخم إشارة، ومعالجة الإشارات، وإخراج العرض، ومكونات أخرى. يقوم النظام البصري بتجميع طاقة الأشعة تحت الحمراء للهدف ضمن مجال رؤيته، ويتم تحديد حجم مجال الرؤية من خلال المكونات البصرية ومواضعها لمقياس الحرارة. تركز طاقة الأشعة تحت الحمراء على الطاقة الكهروضوئية ويتم تحويلها إلى إشارات كهربائية مقابلة. يتم تحويل الإشارة إلى قيمة درجة حرارة الهدف الذي تم اختباره بعد تضخيمها ومعالجتها بواسطة دائرة معالجة الإشارة، ويتم تصحيحها وفقًا لخوارزمية المعالجة الداخلية للجهاز وانبعاثية الهدف. إن فهم مبدأ العمل والمواصفات الفنية وظروف العمل البيئية وتشغيل وصيانة موازين الحرارة بالأشعة تحت الحمراء هو الأساس للمستخدمين لاختيار واستخدام موازين الحرارة بالأشعة تحت الحمراء بشكل صحيح.
بالإضافة إلى ذلك، ينبغي أيضًا مراعاة الظروف البيئية للهدف ومقياس الحرارة، مثل درجة الحرارة والجو والتلوث والتداخل، لتأثيرها على مؤشرات الأداء وطرق التصحيح. أي جسم بدرجة حرارة أعلى من الصفر النسبي سوف ينبعث منه الأشعة تحت الحمراء. يستقبل مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء ويقيس الطول الموجي للأشعة تحت الحمراء المنبعثة من الجسم، ويمكنه الحصول على درجة الحرارة المقابلة. جميع الأجسام التي تزيد درجات حرارتها عن الصفر النسبي تبعث باستمرار طاقة إشعاعية تحت الحمراء إلى الفضاء المحيط بها. يرتبط حجم وتوزيع الطول الموجي لطاقة الأشعة تحت الحمراء لجسم ما ارتباطًا وثيقًا بدرجة حرارة سطحه. لذلك، من خلال قياس طاقة الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من الجسم نفسه، يمكن قياس درجة حرارة سطحه بدقة، وهو الأساس الموضوعي لقياس درجة حرارة الأشعة تحت الحمراء. قانون إشعاع الجسم الأسود: الجسم الأسود هو مشع مثالي يمتص الطاقة الإشعاعية بكافة أطوالها الموجية دون أي انعكاس أو انتقال للطاقة. الانبعاثية السطحية هي 1.
تجدر الإشارة إلى أنه لا يوجد جسم أسود حقيقي في الطبيعة، ولكن لفهم والحصول على قانون توزيع الأشعة تحت الحمراء، لا بد من اختيار نموذج مناسب في البحث النظري. هذا هو النموذج المذبذب الكمي لإشعاع تجويف الجسم الذي اقترحه بلانك، والذي يشتق قانون إشعاع الجسم الأسود بلانك، أي الإشعاع الطيفي للجسم الأسود معبرًا عنه بالطول الموجي. هذه هي نقطة البداية لجميع نظريات الأشعة تحت الحمراء، ومن هنا جاء قانون إشعاع الجسم الأسود. تأثير انبعاثية الجسم على قياس درجة حرارة الإشعاع: جميع الأجسام الفعلية الموجودة في الطبيعة تقريبًا ليست أجسامًا سوداء. 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 التي تشكل الجسم. هدف. تركز طاقة الأشعة تحت الحمراء على الكاشف الكهروضوئي ويتم تحويلها إلى إشارات كهربائية مقابلة. يتم تحويل الإشارة إلى قيمة درجة حرارة الهدف الذي تم اختباره بعد معايرتها بواسطة المضخم ودائرة معالجة الإشارة وفقًا للخوارزمية الداخلية للجهاز وانبعاثية الهدف.
لذلك، لكي ينطبق قانون إشعاع الجسم الأسود على جميع الأشياء العملية، من الضروري إدخال معامل تناسبي يتعلق بخصائص المواد وحالات السطح، ألا وهو الانبعاثية. ويمثل هذا المعامل القرب بين الإشعاع الحراري للجسم الفعلي وإشعاع الجسم الأسود، بقيمة تتراوح بين صفر وقيمة أقل من 1. ووفقا لقانون الإشعاع، طالما أن انبعاثية مادة ما معروفة، فإن الأشعة تحت الحمراء الخصائص الإشعاعية لأي جسم معروفة. العوامل الرئيسية التي تؤثر على الابتعاثية هي نوع المادة، وخشونة السطح، والبنية الفيزيائية والكيميائية، وسمك المادة. عند قياس درجة حرارة هدف ما باستخدام مقياس حرارة الأشعة تحت الحمراء، فإن الخطوة الأولى هي قياس الأشعة تحت الحمراء للهدف ضمن نطاق طوله الموجي، ومن ثم يقوم مقياس الحرارة بحساب درجة حرارة الهدف المقاس. يتناسب مقياس الحرارة أحادي اللون مع كمية الإشعاع داخل النطاق؛ إن نسبة مقياس الحرارة ثنائي اللون إلى إشعاع النطاقين متناسبة
