赤外線温度計の構成と動作原理
赤外線システム: 赤外線温度計は、光学システム、オプトエレクトロニクス、信号増幅器、信号処理、表示出力、およびその他のコンポーネントで構成されています。 光学システムは、ターゲットの赤外線放射エネルギーをその視野内に集めます。視野のサイズは、光学コンポーネントと温度計の位置によって決まります。 赤外線エネルギーは光電に集中し、対応する電気信号に変換されます。 信号は信号処理回路で増幅および処理された後、測定対象の温度値に変換され、機器の内部処理のアルゴリズムと対象の放射率に従って補正されます。 赤外線温度計の動作原理、技術仕様、環境作業条件、操作およびメンテナンスを理解することは、ユーザーが赤外線温度計を正しく選択して使用するための基礎です。
さらに、温度、大気、汚染、干渉などのターゲットと温度計の環境条件も、性能指標や補正方法に与える影響を考慮する必要があります。 相対ゼロを超える温度を持つ物体は赤外線を放射します。 赤外線温度計は、物体が発する赤外線の波長を受信して測定し、対応する温度を求めることができます。 相対ゼロを超える温度を持つすべての物体は、常に周囲の空間に赤外線放射エネルギーを放射しています。 物体の赤外線放射エネルギーの大きさと波長分布は、その表面温度と密接に関係しています。 したがって、物体自体が放射する赤外線エネルギーを測定することにより、赤外線放射温度測定の客観的な基礎となる表面温度を正確に測定することができます。 黒体放射の法則: 黒体は、エネルギーの反射や透過を伴わずに、すべての波長の放射エネルギーを吸収する理想的な放射体です。 その表面放射率は 1 です。
自然界には実際の黒体は存在しないことに注意してください。しかし、赤外線放射の分布法則を理解して取得するには、理論研究で適切なモデルを選択する必要があります。 これは、プランクによって提案された体腔放射の量子化振動子モデルであり、プランク黒体放射の法則、つまり波長で表される黒体の分光放射輝度を導き出します。 これはすべての赤外線理論の出発点であり、したがって黒体放射の法則となります。 放射温度測定に対する物体の放射率の影響: 自然界に存在するほとんどすべての実際の物体は黒体ではありません。 すべての実際の物体の放射線量は、放射線の波長と物体の温度だけでなく、その物体を構成する材料の種類、製造方法、熱プロセス、表面状態、環境条件などの要因にも依存します。物体。 赤外線エネルギーは光電検出器に集束され、対応する電気信号に変換されます。 信号は、機器の内部アルゴリズムとターゲットの放射率に従ってアンプと信号処理回路によって校正された後、テスト対象の温度値に変換されます。
したがって、黒体輻射の法則をすべての実際の物体に適用するには、材料の特性と表面状態に関する比例係数、つまり放射率を導入する必要があります。 この係数は、実際の物体の熱放射と黒体放射との近さを、0 から 1 未満の値で表します。放射の法則によれば、材料の放射率が既知である限り、赤外線はあらゆる物体の放射特性は既知です。 放射率に影響を与える主な要因は、材料の種類、表面粗さ、物理化学的構造、および材料の厚さです。 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、まず対象物の波長範囲内の赤外線を測定し、次に温度計が測定対象物の温度を計算します。 単色温度計は帯域内の放射線量に比例します。 2 色温度計の 2 つのバンドの放射に対する比率は比例します。
