ميزان الحرارة بالأشعة تحت الحمراء لا ينبعث منها الأشعة تحت الحمراء لقياس درجة الحرارة؟
ما هو إشعاع الجسم الأسود؟
ما هو موجود في العالم معقول، وما هو موجود ليس له معنى وقيمة خاصة به. من النادر العثور على ضوء الأشعة تحت الحمراء. ماذا يمكن أن تفعل؟ يمكننا استخدام الأشعة تحت الحمراء كأجهزة تحكم عن بعد، وتستفيد تكنولوجيا الاستشعار عن بعد من الطول الموجي الطويل للأشعة تحت الحمراء. وبطبيعة الحال، هناك أيضًا قياس درجة الحرارة الذي نتحدث عنه. إذًا كيف يستخدم مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء الأشعة تحت الحمراء لقياس درجة الحرارة؟ أولاً، دعونا نفهم إشعاع الجسم الأسود. يشير ما يسمى بالجسم الأسود إلى جسم أسود؟ الجسم الأسود هو في الواقع جسم مثالي يمكنه امتصاص جميع الإشعاعات الكهرومغناطيسية الخارجية دون أي انعكاس أو انتقال. بغض النظر عن الجسم، طالما أن درجة حرارته أعلى من الصفر المطلق، فإنه يشع موجات كهرومغناطيسية. الموجات الكهرومغناطيسية هي موجات جسيمية متذبذبة تنبعث في الفضاء بواسطة المجالات الكهربائية والمجالات المغناطيسية التي تكون في الطور ومتعامدة مع بعضها البعض. وهي مجالات كهرومغناطيسية تنتشر على شكل موجات. يبدو الجسم الأسود أسودًا عندما تكون درجة حرارته أقل من 700 كلفن، ولكن هذا فقط لأن الطاقة الإشعاعية المنبعثة من جسم أسود أقل من 700 كلفن صغيرة جدًا والطول الموجي للإشعاع يقع خارج نطاق الضوء المرئي. إذا كانت درجة حرارة الجسم الأسود أعلى من درجة الحرارة المذكورة أعلاه، فلن يعود لون الجسم الأسود أسود، بل سيبدأ بالتحول إلى اللون الأحمر، ومع ارتفاع درجة الحرارة ستظهر الألوان البرتقالية والأصفر والأبيض وغيرها. بأخذ الفولاذ كمثال، فإنه وفقًا لعملية ارتفاع درجة الحرارة، فإنه يتحول إلى اللون الأحمر والبرتقالي والأصفر على التوالي. وعندما تتجاوز درجة الحرارة 1300 درجة مئوية، يبدأ بالتحول إلى اللون الأبيض والأزرق. عندما يتحول جسم أسود إلى اللون الأبيض، فإنه ينبعث أيضًا كمية كبيرة من الضوء فوق البنفسجي.
من بينها، تسمى الطاقة الإشعاعية لكل وحدة مساحة p، وT هي درجة الحرارة المطلقة، وσ ثابت. يمكن اعتبار الشمس تقريبًا جسمًا أسود. لقد قام الناس بقياس الطاقة الإشعاعية لكل وحدة مساحة من سطح الشمس لتكون 6×10^7 واط لكل متر مربع. ووفقاً للمعادلة أعلاه يمكن استنتاج أن درجة حرارة سطح الشمس هي 5700 كلفن، أو 5153.7 درجة مئوية. وهذه هي المرة الأولى التي يحسب فيها البشر درجة حرارة سطح الشمس. .
يمكن قياس درجة حرارة سطح الشمس بعيدًا في السماء، فهل سيكون من السهل قياس درجة حرارة سطح جسم الإنسان أمامنا مباشرة؟ وهذا ما رأيناه. أطلق الموظفون علينا النار وهم يحملون مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء في أيديهم. يمكن لمقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء جمع الطاقة الإشعاعية لكل وحدة مساحة على الجبهة والحصول على درجة حرارة جسمك. تبلغ درجة حرارة جسم الإنسان حوالي 37 درجة، وتتركز الموجات الكهرومغناطيسية المنبعثة بشكل أساسي في نطاق الأشعة تحت الحمراء، لذلك تسمى طريقة قياس درجة الحرارة هذه بقياس درجة حرارة الأشعة تحت الحمراء. برؤية هذا، نفهم أن مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء لا ينبعث منه أشعة تحت الحمراء لقياس درجة الحرارة بنفسه، لكن جسمنا البشري يشع أشعة تحت الحمراء، ومقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء يجمع هذه الأشعة تحت الحمراء.
ما الذي تطلبه الأمر من إطلاق النار إلى إظهار الأرقام؟
الآن نعلم أن مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء يجمع طاقة الأشعة تحت الحمراء لكل وحدة مساحة على الجبهة، ونعلم أيضًا أنه يمكن الحصول على درجة الحرارة من خلال الصيغة، فكيف يمكننا الحصول على قيمة درجة الحرارة المعروضة على الشاشة؟ يتكون مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء من النظام البصري، والكاشف الكهروضوئي، ومضخم الإشارة، ومعالجة الإشارات، وإخراج العرض وأجزاء أخرى. يقوم النظام البصري بتقريب طاقة الأشعة تحت الحمراء المستهدفة داخل مجال رؤيته، وتركز طاقة الأشعة تحت الحمراء على الكاشف الضوئي ويتم تحويلها إلى إشارة كهربائية مقابلة. يتم تضخيم الإشارة الكهربائية، وتصفيتها، وتحويلها إلى إشارة تناظرية إلى رقمية، وإرسالها إلى وحدة التحكم الدقيقة (كمبيوتر صغير ولكنه كامل مدمج على شريحة سيليكون) لمعالجة الإشارات. تعرض وحدة العرض البلورية السائلة قيمة درجة حرارة الهدف المقاس.
