赤外線温度計の動作原理、分類、現代の応用

赤外線温度計の動作原理、分類、現代の応用

赤外線温度計の温度測定原理は、物体（溶鋼など）が発する赤外線の放射エネルギーを電気信号に変換することです。 赤外線放射エネルギーの大きさは、物体（溶鋼など）自体の温度に対応します。 、物体（溶鋼など）の温度を測定できます。 赤外線温度測定技術は、熱変化のある表面の温度をスキャンして測定し、その温度分布画像を決定し、隠れた温度差を迅速に検出するために開発されました。 これが赤外線サーマルイメージャーです。 赤外線熱画像カメラは軍事で初めて使用されました。 19 年に、米国の TI 社は世界初の赤外線走査偵察システムを開発しました。 その後、赤外線熱画像技術は西側諸国の航空機、戦車、軍艦、その他の兵器に次々と使用され、偵察目標の熱照準システムとして、目標の捜索と命中能力を大幅に向上させました。 スウェーデンの AGA 社が製造する赤外線熱画像カメラは、民生用技術において主導的な地位を占めています。 しかし、赤外線温度測定技術をどのように普及させるかが依然として課題となっている。 これは研究に値する応用トピックです。

赤外線温度計は光学系、光電検出器、信号増幅器、信号処理、表示出力などで構成されています。 光学系は対象となる赤外線エネルギーを視野内に集めます。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。 信号はアンプと信号処理回路を通過し、機器の内部処理と対象物の放射率のアルゴリズムに従って補正された後、測定対象物の温度値に変換されます。

自然界では、絶対零度よりも高い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その波長に応じた分布は、そ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により、その表面温度を正確に決定することができ、これが赤外線放射温度測定の客観的な基礎となります。

黒体は理想的な放射体であり、放射エネルギーのすべての波長を吸収し、エネルギーの反射と透過がなく、その表面の放射率は 1 です。 しかし、実際の自然界の物体はほとんど黒体ではありません。 清河は赤外線放射の分布法則を取得し、理論研究で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案した体腔放射の量子化振動子モデルであり、プランクの黒体放射の法則、つまり波長で表す黒体 すべての赤外線理論の原点となる分光放射輝度を黒体輻射の法則といいます。 すべての実際の物体の放射線は、放射線の波長と物体の温度だけでなく、物質の種類、準備方法、および物体の熱プロセスにも依存します。 これは、表面状態や環境条件などの要因に関係します。 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が黒体の放射にどれだけ近いかを表し、その値は 0 から 1 未満の値の間になります。放射の法則によれば、材料の放射率が以下である限り、既知であれば、あらゆる物体の赤外線放射特性も既知です。 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、まず対象物の帯域範囲内の赤外線放射を測定する必要があり、その後、温度計によって測定対象物の温度が計算されます。 単色高温計は、帯域内の放射線量に比例します。 2 色高温計は、2 つのバンドの放射線量の比に比例します。

赤外線温度測定はポイントバイポイント分析法を採用しています。つまり、物体の局所領域の熱放射が単一の検出器に集中し、放射パワーが既知の物体の放射率を通じて温度に変換されます。 。 検出対象、測定範囲、使用場面が異なるため、赤外線温度計の外観デザインと内部構造は異なりますが、基本的な構造はほぼ同様で、主に光学系、光検出器、信号増幅器と信号処理、表示出力などが含まれます。部品。 ラジエーターから放射される赤外線。 光学システムに入ると、赤外線放射は変調器によって交流放射に変調され、検出器によって対応する電気信号に変換されます。 信号はアンプと信号処理回路を通過し、機器内のアルゴリズムと対象の放射率に従って補正された後、測定対象の温度値に変換されます。