赤外線温度計のコンポーネントと動作原理

赤外線温度計のコンポーネントと動作原理

赤外線システム: 赤外線温度計は、光学系、光電、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その視野に収束させ、視野の大きさは温度計の光学部品とそ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。この信号は、増幅器と信号処理回路を通過し、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た後、ターゲットの温度値に変換されます。赤外線温度計の動作原理、技術仕様、環境条件、操作と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となります。

また、測定対象と高温計が置かれている環境条件、例えば温度、雰囲気、汚染、干渉などの要因も、性能指標と補正方法に考慮する必要があります。 温度がゼロ度以上の物体は、すべて赤外線を放射します。赤外線温度計は、物体が放射する赤外線の波長を受信して​​測定し、対応する温度を得ることができます。 温度がゼロ度以上のすべての物体は、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は、物体の表面温度と非常に密接な関係があります。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で、物体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。 黒体放射法則：黒体は理想的な放射体であり、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。

自然界には実際の黒体は存在しないことに注意する必要がありますが、赤外線放射分布の法則を明らかにして得るためには、理論研究において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体腔放射量子化振動モデルであり、プランクの黒体放射の法則、つまり黒体のスペクトル放射輝度の波長につながりました。これはすべての赤外線放射理論の出発点であり、いわゆる黒体放射の法則です。物体の放射率が放射温度測定に与える影響：自然界に実際に存在する物体のほとんどは黒体ではありません。実際の物体の放射は、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も依存します。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、機器の内部アルゴリズムとターゲット放射率補正に従って、増幅器と信号処理回路によってターゲットの温度値に変換されます。

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、材料の性質と表面の状態に関連する比例係数、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。赤外線放射温度計でターゲットの温度を測定する場合、まずその帯域内のターゲットの赤外線放射を測定し、次にターゲットの温度を放射温度計で計算します。