Beschreiben Sie kurz das Funktionsprinzip des medizinischen Infrarot-Thermometers
Infrarotthermometer bestehen aus dem optischen System, dem Fotodetektor, dem Signalverstärker und der Signalverarbeitung, der Anzeigeausgabe und anderen Komponenten. Das optische System konvergiert durch sein Sichtfeld die Infrarotstrahlungsenergie des Ziels, die Größe des Sichtfelds wird durch die optischen Komponenten des Thermometers und deren Position bestimmt. Die Infrarotenergie wird auf den Fotodetektor fokussiert und in ein entsprechendes elektrisches Signal umgewandelt. Dieses Signal wird durch Verstärker und Signalverarbeitungsschaltungen in die Temperatur des Ziels umgewandelt und gemäß den im Instrument verwendeten Algorithmen auf die Zielemission korrigiert.
In der Natur strahlen alle Objekte mit Temperaturen über dem absoluten Nullpunkt ständig Infrarotstrahlungsenergie in den umgebenden Raum ab. Die Größe der Infrarotstrahlungsenergie des Objekts und ihre Verteilung nach Wellenlängen - und seine Oberflächentemperatur - stehen in einem sehr engen Zusammenhang. Daher kann durch die Messung der vom Objekt selbst abgestrahlten Infrarotenergie dessen Oberflächentemperatur genau bestimmt werden, was die objektive Grundlage für die Infrarotstrahlungsthermometrie darstellt.
Ein schwarzer Körper ist ein idealisierter Strahler, der Strahlungsenergie aller Wellenlängen absorbiert, keine Energie reflektiert oder durchlässt und dessen Emissionsgrad 1,5 beträgt. Die meisten in der Natur vorkommenden Objekte sind jedoch keine schwarzen Körper. Um das Gesetz der Infrarotstrahlungsverteilung zu klären und zu erhalten, muss bei der theoretischen Untersuchung das entsprechende Modell gewählt werden. Dabei handelt es sich um das von Planck vorgeschlagene vibronische Quantisierungsmodell der Körperhohlraumstrahlung, das zum Planckschen Gesetz der Schwarzkörperstrahlung führte, d. h. zur spektralen Strahlungsdichte des schwarzen Körpers bei der Wellenlänge, die den Ausgangspunkt der Theorie der gesamten Infrarotstrahlung bildet und als Schwarzkörperstrahlungsgesetz bezeichnet wird. Neben der Strahlungswellenlänge und der Temperatur des Objekts hängt die Strahlungsmenge aller realen Objekte auch von der Art des Materials, der Herstellungsmethode, dem thermischen Prozess, dem Oberflächenzustand und den Umgebungsbedingungen usw. ab.
Um das Strahlungsgesetz eines schwarzen Körpers auf alle realen Objekte anwendbar zu machen, ist es daher notwendig, einen Proportionalitätskoeffizienten einzuführen, d. h. den Emissionsgrad, der mit der Art des Materials und dem Zustand der Oberfläche zusammenhängt. Dieser Koeffizient drückt die Nähe der Wärmestrahlung eines realen Objekts zur Strahlung eines schwarzen Körpers aus und hat einen Wert zwischen null und einem Wert kleiner als eins. Gemäß dem Strahlungsgesetz sind die Infrarotstrahlungseigenschaften eines jeden Objekts bekannt, solange der Emissionsgrad eines Materials bekannt ist. Die wichtigsten Faktoren, die den Emissionsgrad beeinflussen, sind: Materialart, Oberflächenrauheit, physikalische und chemische Struktur und Materialdicke. Wenn Sie ein Infrarotstrahlungsthermometer verwenden, um die Temperatur eines Ziels zu messen, messen Sie zuerst das Ziel in seinem Infrarotstrahlungsbereich und berechnen Sie dann mit dem Thermometer die Temperatur des zu messenden Ziels. Einfarbige Pyrometer sind proportional zur Strahlungsmenge in dem Band; zweifarbige Pyrometer sind proportional zum Verhältnis der Strahlungsmenge in den beiden Bändern.
