Apakah Prinsip dan Klasifikasi Termometer Inframerah
1. Prinsip Inframerah
Mana-mana objek dengan suhu melebihi sifar mutlak (-273 darjah ) memancarkan sinaran haba ke luar. Perbezaan dalam suhu objek membawa kepada variasi dalam tenaga terpancar dan panjang gelombang sinaran, dengan sinaran inframerah sentiasa disertakan dalam spektrum. Untuk objek di bawah 1000 darjah, gelombang inframerah membentuk gelombang elektromagnet yang dominan dalam sinaran terma. Oleh itu, mengukur sinaran inframerah wujud objek membolehkan pengesanan tepat suhu permukaannya, yang membentuk asas objektif dan prinsip teras pengukuran suhu inframerah.
Badan hitam ialah radiator ideal yang menyerap semua tenaga pancaran kejadian merentasi panjang gelombang tanpa pantulan atau penghantaran, dengan emisitiviti permukaan 1. Walau bagaimanapun, hampir semua objek semula jadi bukan badan hitam. Untuk menjelaskan dan mengukur undang-undang taburan sinaran inframerah, model teori diperlukan untuk penyelidikan. Planck mencadangkan model pengayun terkuantisasi untuk sinaran rongga dan memperoleh undang-undang Planck mengenai sinaran badan hitam, yang mentakrifkan sinaran spektrum badan hitam mengikut panjang gelombang. Berfungsi sebagai asas kepada semua teori sinaran inframerah, ini juga dikenali sebagai undang-undang sinaran benda hitam.
Sebagai tambahan kepada panjang gelombang sinaran dan suhu objek, keluaran sinaran objek sebenar dipengaruhi oleh jenis bahan, kaedah pemprosesan, sejarah haba, keadaan permukaan dan faktor persekitaran. Untuk menggunakan undang-undang sinaran benda hitam pada objek praktikal, pekali berkadar yang berkaitan dengan sifat bahan dan keadaan permukaan diperkenalkan, iaitu emisitiviti. Pekali ini menunjukkan betapa rapatnya sinaran terma objek sebenar menghampiri sinaran benda hitam, dalam julat antara 0 dan 1. Selaras dengan undang-undang sinaran, ciri sinaran inframerah mana-mana bahan boleh ditentukan setelah emisitivitinya diketahui. Faktor utama yang mempengaruhi emisitiviti termasuk jenis bahan, kekasaran permukaan, struktur fizikokimia dan ketebalan bahan.
2. Prinsip Kerja dan Struktur Termometer Inframerah
Secara semula jadi, semua objek di atas sifar mutlak secara berterusan memancarkan sinaran inframerah ke ruang sekeliling. Magnitud dan taburan panjang gelombang sinaran inframerah objek berkait rapat dengan suhu permukaannya. Oleh itu, pengukuran suhu permukaan yang tepat boleh dicapai dengan menangkap tenaga inframerah yang dipancarkan sendiri oleh objek, yang merupakan asas asas termometri sinaran inframerah.
Prinsip kerja termometer inframerah adalah untuk menukar tenaga sinaran inframerah yang dipancarkan oleh objek yang diukur (cth, keluli cair) kepada isyarat elektrik. Keamatan sinaran inframerah sepadan terus dengan suhu objek, dan suhu yang diukur ditentukan berdasarkan kekuatan isyarat elektrik yang ditukar.
Termometer inframerah terdiri daripada sistem optik, pengesan fotoelektrik, penguat isyarat, unit pemprosesan isyarat dan modul output paparan. Sistem optik mengumpul tenaga sinaran inframerah daripada sasaran dalam bidang pandangan, yang liputannya ditentukan oleh komponen optik dan susun atur termometer. Tenaga inframerah terfokus ditukar kepada isyarat elektrik berkadar oleh pengesan fotoelektrik. Selepas penguatan dan pemprosesan oleh litar khusus, isyarat ditentukur melalui algoritma terbina dalam dan parameter emisitiviti sasaran untuk mengeluarkan nilai suhu terukur akhir.
Apabila mengukur suhu sasaran dengan termometer inframerah, peranti mula-mula menangkap sinaran inframerah dalam jalur spektrum yang ditetapkan dan mengira suhu sasaran dengan sewajarnya. Berdasarkan prinsip kerja, termometer inframerah dikelaskan kepada termometer warna tunggal dan termometer dua warna (termometer sinaran nisbah). Termometer satu warna mengukur suhu berkadar dengan keamatan sinaran dalam satu jalur, manakala termometer dua warna mengira suhu berdasarkan nisbah sinaran dua jalur spektrum yang berasingan.
3. Pembangunan dan Pengelasan Termometer Inframerah
Teknologi pengukuran suhu inframerah moden menyokong pengesanan terma pengimbasan pada permukaan suhu berubah-ubah untuk menjana imej taburan suhu dan mengenal pasti perbezaan suhu tersembunyi dengan cekap, fungsi yang direalisasikan oleh pengimej haba inframerah.
Teknologi pengimejan terma inframerah pada mulanya digunakan untuk peralatan ketenteraan. Texas Instruments (TI) membangunkan sistem pengesanan imbasan inframerah pertama di dunia. Sejak itu, negara-negara Barat telah menggunakan secara meluas teknologi pengimejan terma inframerah untuk platform ketenteraan termasuk pesawat, kereta kebal dan kapal perang sebagai sistem penyasaran terma, dengan banyak meningkatkan keupayaan pencarian dan serangan sasaran.
Peralatan pengukuran suhu inframerah secara amnya dikategorikan kepada tiga jenis:
(1) Termometer titik inframerah: termasuk model pemasangan mudah alih dan tetap;
(2) Pengimbas inframerah;
(3) Pengimej haba inframerah.
