赤外線温度計の動作原理を簡単に説明する
赤外線温度計は、光学系、光検出器、信号増幅器、信号処理、ディスプレイ出力などのコンポーネントで構成されています。光学系は、赤外線放射エネルギーをターゲットの視野に収束させ、温度計の光学コンポーネントによって視野のサイズと位置を決定します。赤外線エネルギーは光検出器に焦点を合わせ、対応する電気信号に変換されます。この信号は、増幅器と信号処理回路によってターゲットの温度に変換され、機器で使用されるアルゴリズムに従ってターゲットの放射率に補正されます。
自然界では、絶対零度以上の温度を持つすべての物体は、周囲の空間に赤外線放射エネルギーを絶えず放射しています。物体の赤外線放射エネルギーの大きさと波長による分布、そしてその表面温度は非常に密接な関係があります。したがって、物体自体から放射される赤外線エネルギーを測定することで、その表面温度を正確に測定することができ、これが赤外線放射温度測定の客観的な根拠となります。
黒体は理想化された放射体であり、すべての波長の放射エネルギーを吸収し、エネルギーの反射と透過はなく、その表面の放射率は 1 です。ただし、自然界に存在する実際の物体のほとんどは黒体ではありません。理論的研究で赤外線放射の分布の法則を明らかにして得るためには、適切なモデルを選択する必要があります。これは、プランクが提唱した空洞放射の振動モデルの量子化であり、これによりプランクの黒体放射の法則が導き出されました。つまり、黒体のスペクトル放射輝度の波長で表現され、これがすべての赤外線放射理論の出発点であるため、黒体放射の法則と呼ばれています。実際の物体のすべての放射は、放射の波長と物体の温度に依存するだけでなく、物体の材料の種類、準備方法、熱処理、表面状態、環境条件などの要因によっても異なります。 したがって、黒体放射の法則をすべての実際の物体に適用できるようにするには、比例係数、つまり放射率を導入する必要があります。これは、材料の性質と表面の状態に関連しています。この係数は、実際の物体の熱放射と黒体放射の近さを表し、0 から 1 未満の値までの値を持ちます。放射の法則によれば、材料の放射率がわかっていれば、あらゆる物体の赤外線放射特性がわかります。放射率に影響を与える主な要因は、材料の種類、表面粗さ、物理的および化学的構造、材料の厚さです。
赤外線放射温度計を使用して対象物の温度を測定する場合、まず赤外線放射の帯域範囲内で対象物の温度を測定し、次に温度計によって測定対象物の温度を計算します。単色放射温度計は帯域内の放射量に比例し、2色放射温度計は2つの帯域内の放射量の比率に比例します。
