مبدأ العمل وتحليل الخطأ لميزان الحرارة بالأشعة تحت الحمراء
تكوين نظام ترمومتر الأشعة تحت الحمراء
يعتمد قياس درجة الحرارة بالأشعة تحت الحمراء طريقة تحليل نقطة بنقطة ، أي أن الإشعاع الحراري لمنطقة محلية من الجسم يركز على كاشف واحد ، ويتم تحويل طاقة الإشعاع إلى درجة حرارة من خلال انبعاث الجسم المعروف . نظرًا لاختلاف الكائنات المكتشفة ونطاقات القياس ومناسبات الاستخدام ، يختلف تصميم المظهر والهيكل الداخلي لمقاييس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء ، لكن الهيكل الأساسي متشابه بشكل عام ، بما في ذلك بشكل أساسي النظام البصري ، والكاشف الضوئي ، ومكبر الصوت ، ومعالجة الإشارات ، وعرض الإخراج الأشعة تحت الحمراء يدخل الإشعاع المنبعث من المبرد من هيكله الأساسي إلى النظام البصري ، ويتم تعديل إشعاع الأشعة تحت الحمراء إلى إشعاع متناوب بواسطة المغير ، والذي يتم تحويله إلى إشارة كهربائية مقابلة بواسطة الكاشف. تمر الإشارة عبر مضخم الصوت ودائرة معالجة الإشارة ، ويتم تحويلها إلى قيمة درجة حرارة الهدف المقاس بعد تصحيحها وفقًا للخوارزمية في الجهاز والانبعاثية المستهدفة.
تحليل الخطأ في قياس درجة الحرارة بالأشعة تحت الحمراء
نظرًا لأن قياس درجة الحرارة بالأشعة تحت الحمراء غير متصل ، فستكون هناك أخطاء مختلفة ، وهناك العديد من العوامل التي تؤثر على الأخطاء. بالإضافة إلى عوامل الأداة نفسها ، تتجلى بشكل أساسي في الجوانب التالية.
1. معدل الإشعاع
الابتعاثية هي كمية فيزيائية لقدرة الجسم على الإشعاع بالنسبة إلى الجسم الأسود. لا يتعلق فقط بشكل مادة الكائن ، وخشونة السطح ، والتفاوت ، وما إلى ذلك ، ولكنه يرتبط أيضًا باتجاه الاختبار. إذا كان الكائن سطحًا أملسًا ، فإن اتجاهه يكون أكثر حساسية. تختلف انبعاثية المواد المختلفة ، وتتناسب كمية الطاقة الإشعاعية التي يتلقاها مقياس حرارة الأشعة تحت الحمراء من جسم ما مع قدرتها على الانبعاث.
(1) تحديد الابتعاثية
وفقًا لنظرية كيرشوف [2]: الانبعاثية أحادية اللون نصف كروية (ε) لسطح الجسم تساوي الامتصاصية أحادية اللون نصف كروية () ، ε =. في ظل ظروف التوازن الحراري ، تساوي قدرة إشعاع جسم ما قدرته الممتصة ، أي مجموع معدل الامتصاص () ، والانعكاس (ρ) ، والنفاذية () هو 1 ، أي زائد ρ زائد {{ 3}} ، والشكل 3 يوضح القانون أعلاه. بالنسبة للمعتمة (أو بسمك معين) ، تكون نفاذية الجسم مرئية =0 ، فقط الإشعاع والانعكاس (زائد ρ =1) ، عندما تكون انبعاث الجسم أعلى ، يكون الانعكاس أقل ، وتأثير الخلفية والانعكاس كلما كانت القيمة أصغر ، كلما زادت دقة الاختبار ؛ على العكس من ذلك ، كلما ارتفعت درجة حرارة الخلفية أو زادت الانعكاسية ، زاد التأثير على الاختبار. يمكن أن نرى من هذا أنه في عملية الكشف الفعلية ، يجب علينا الانتباه إلى الانبعاثية المقابلة للأجسام المختلفة ومقاييس الحرارة ، وضبط الانبعاثية بأكبر قدر ممكن من الدقة لتقليل خطأ درجة الحرارة المقاسة.
(2) زاوية الاختبار
ترتبط الابتعاثية باتجاه الاختبار. كلما زادت زاوية الاختبار ، زاد خطأ الاختبار. يمكن التغاضي عن هذا بسهولة عند استخدام الأشعة تحت الحمراء لقياس درجة الحرارة. بشكل عام ، تكون زاوية الاختبار هي الأفضل في حدود 30 درجة ، وعمومًا لا تزيد عن 45 درجة ، إذا كان لا بد من اختبارها عند درجة حرارة أعلى من 45 درجة ، فيمكن خفض الابتعاثية بشكل مناسب للتصحيح. إذا تم الحكم على بيانات قياس درجة الحرارة لكائنين متطابقين وتحليلها ، فيجب أن تكون زاوية الاختبار هي نفسها أثناء الاختبار ، بحيث تكون أكثر قابلية للمقارنة.
