ما هو مبدأ وتصنيف موازين الحرارة بالأشعة تحت الحمراء؟
1. مبدأ الأشعة تحت الحمراء: أي جسم تكون درجة حرارته أعلى من صفر درجة (-273 درجة) سوف ينبعث منه إشعاع حراري إلى الخارج. سيؤدي الاختلاف في درجة حرارة الجسم إلى اختلاف في الطاقة المشعة والطول الموجي لموجة الإشعاع. ومع ذلك، يتم دائمًا تضمين الأشعة تحت الحمراء. بالنسبة للأجسام التي تقل درجة حرارتها عن ألف درجة مئوية، فإن أقوى الموجات الكهرومغناطيسية التي يضربها إشعاعها الحراري هي موجات الأشعة تحت الحمراء. لذلك، من خلال قياس الأشعة تحت الحمراء للكائن نفسه، يمكن تحديد درجة حرارة مظهره بدقة. هذا هو الأساس الموضوعي والمبدأ الأساسي لقياس درجة الحرارة بالأشعة تحت الحمراء.
الجسم الأسود هو مشع مثالي يمتص الطاقة الإشعاعية من جميع الأطوال الموجية دون أي انعكاس أو انتقال للطاقة، وانبعاثيته هي 1. ومع ذلك، فإن جميع الأجسام الحقيقية في العالم الطبيعي تقريبًا ليست أجسامًا سوداء. ومن أجل توضيح والحصول على قانون انتشار الأشعة تحت الحمراء، يجب اختيار نموذج مناسب في البحث النظري. هذا هو نموذج المذبذب الكمي لإشعاع تجويف الجسم الذي اقترحه بلانك، والذي اشتق قانون بلانك لإشعاع الجسم الأسود، أي الإشعاع الطيفي لإشعاع الجسم الأسود معبرًا عنه بالطول الموجي. هذه هي نقطة البداية لجميع نظريات الأشعة تحت الحمراء، ومن هنا يطلق عليها قانون إشعاع الجسم الأسود.
لا يعتمد مستوى الإشعاع لجميع الأجسام الحقيقية على الطول الموجي للإشعاع ودرجة حرارة الجسم فحسب، بل يعتمد أيضًا على عوامل مثل نوع المادة المستخدمة في بناء الجسم وطرق التحضير والتاريخ الحراري والمظهر والظروف. ولذلك، ومن أجل تطبيق قانون إشعاع الجسم الأسود على جميع الأشياء الحقيقية، من الضروري إدخال معامل التناسب المتعلق بخصائص المواد وحالات المظهر، وهي الانبعاثية. يمثل هذا المعامل مستوى القرب بين الإشعاع الحراري للأجسام الحقيقية وإشعاع الجسم الأسود، بقيمة تتراوح بين 0 و1. ووفقًا لقانون الإشعاع، طالما أن انبعاثية مادة ما معروفة، يمكن تحديد خصائص الأشعة تحت الحمراء لأي جسم. تشمل العوامل المهمة التي تؤثر على انبعاثية الخيوط نوع المادة، وخشونة السطح، والتخطيط الفيزيائي والكيميائي، وسمك المادة.
2. مبدأ العمل وتصميم مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء: في العالم الطبيعي، جميع الكائنات التي تزيد درجات حرارتها عن * * الصفر تبعث بشكل مستمر طاقة الأشعة تحت الحمراء إلى الفضاء المحيط. يرتبط حجم وطول موجة طاقة الأشعة تحت الحمراء الخاصة بالجسم ارتباطًا وثيقًا بدرجة حرارة مظهره. لذلك، من خلال قياس طاقة الأشعة تحت الحمراء التي يشعها الجسم نفسه، يمكن تحديد درجة حرارته الخارجية بدقة، وهو الأساس الموضوعي لقياس درجة حرارة الأشعة تحت الحمراء.
مبدأ قياس درجة الحرارة لمقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء هو تحويل الطاقة الإشعاعية للأشعة تحت الحمراء المنبعثة من جسم ما (مثل الفولاذ المنصهر) إلى إشارة كهربائية. يتوافق حجم طاقة الأشعة تحت الحمراء مع درجة حرارة الجسم (مثل الفولاذ المنصهر) نفسه، ويمكن تحديد درجة حرارة الجسم (مثل الفولاذ المنصهر) من خلال التغير في حجم الإشارة الكهربائية. يتكون مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء من نظام بصري وكاشف كهروضوئي ومضخم إشارة وعقوبة معالجة الإشارة وإخراج الأداء وأقسام أخرى. يقوم النظام البصري بتركيز طاقة الأشعة تحت الحمراء المستهدفة داخل مجال رؤيته، ويتم تحديد حجم مجال الرؤية من خلال المكونات البصرية ومواضعها في مقياس الحرارة. تركز طاقة الأشعة تحت الحمراء على الكاشف الضوئي ويتم تحويلها إلى إشارات كهربائية مقابلة. يتم تضخيم الإشارة بواسطة مكبر للصوت ومعالجتها بواسطة دائرة جزائية، ثم تحويلها إلى قيمة درجة حرارة الهدف بعد التصحيح بناءً على خوارزمية العلاج الداخلي للأداة وانبعاثية الهدف.
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 حساب درجة حرارة الهدف باستخدام قرص مقياس الحرارة. يمكن تقسيم مبدأ موازين الحرارة بالأشعة تحت الحمراء إلى موازين حرارة أحادية اللون ومقاييس حرارة ملونة - (مقاييس حرارة لونية للإشعاع). تتناسب موازين الحرارة أحادية اللون مع كمية الإشعاع ضمن نطاق الطول الموجي؛ يتناسب مقياس الحرارة ثنائي اللون مع نسبة الإشعاع في نطاقين.
