赤外線温度計の動作原理

赤外線温度計の動作原理

赤外線温度計の動作原理、技術指標、環境作業条件、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。視野の大きさは光学部品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、機器内部のアルゴリズムと対象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、測定対象の温度値に変換されます。 さらに、温度、大気、汚染、干渉などの要因が性能指標や補正方法に与える影響など、対象物や温度計の環境条件も考慮する必要があります。

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。 の

黒体放射の法則: 黒体は、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がなく、表面の放射率が 1 である理想的な放射体です。 自然界には実際の黒体は存在しないことを指摘しておく必要がありますが、赤外線放射の分布法則を解明して取得するには、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、提案されている体腔放射の量子化振動子モデルです。こうしてプランクの黒体輻射の法則、つまり波長で表される黒体の分光放射照度が導き出され、すべての赤外線理論の出発点となるため、黒体輻射の法則と呼ばれます。

物体の放射率が放射温度測定に及ぼす影響: 自然界に存在する実際の物体はほとんど黒体ではありません。 すべての実際の物体の放射線量は、放射線の波長や物体の温度だけでなく、物体を構成する材料の種類、作製方法、熱過程、表面状態、環境条件などにも依存します。 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放射にどれだけ近いかを示し、その値は 0 から 1 未満の値の間です。放射の法則によれば、材料の放射率が既知である限り、あらゆる物体の赤外線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。

赤外線システム：赤外線温度計は、光学システム、光検出器、信号増幅器、信号処理、表示出力などの部品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。