Prinzip der Infrarot-Erkennung (Infrarot-Strahlungserkennung)
Der Kern der Infraroterkennung (Infrarotstrahlungserkennung) in der zerstörungsfreien Prüftechnik besteht darin, die Eigenschaften der Infrarotstrahlung von Objekten für die berührungslose Infrarot-Temperaturaufzeichnung zu nutzen.
Infrarot ist eine Art elektromagnetischer Welle, die von Natur aus Radiowellen und sichtbarem Licht gleicht. Die Wellenlänge liegt zwischen 0,76 und 100 μm. Je nach Wellenlängenbereich kann sie in vier Kategorien unterteilt werden: Nahinfrarot, Mittelinfrarot, Ferninfrarot, Ferninfrarot und sehr fernes Infrarot. Das kontinuierliche Spektrum elektromagnetischer Wellen liegt zwischen den Bereichen von Radiowellen und sichtbarem Licht. Infrarotstrahlung ist eine natürlich vorkommende elektromagnetische Strahlung mit einem breiten Spektrum. Sie basiert auf der unregelmäßigen Bewegung der Moleküle und Atome eines Objekts in seiner normalen Umgebung und strahlt ständig thermische Infrarotenergie aus. Je intensiver die Moleküle und Atome sich bewegen, desto größer ist die Strahlungsenergie und umgekehrt, desto geringer ist die Strahlungsenergie.
Alle Temperaturen über Null Grad (-273,15 K Grad) eines Objekts strahlen aufgrund ihrer eigenen Molekülbewegung ständig Infrarotstrahlung in den umgebenden Raum ab. Die Größe der Infrarotstrahlungsenergie des Objekts und ihre Wellenlängenverteilung stehen in sehr enger Beziehung zu seiner Oberflächentemperatur. Durch den Infrarotstrahlungsdetektor wird die Strahlungsleistung des Objekts in ein elektrisches Signal umgewandelt (Messung der Infrarotstrahlungsenergie des Objekts selbst), wodurch die Oberflächentemperatur genau bestimmt werden kann. Durch das Ausgangssignal des Bildgebungsgeräts kann die räumliche Temperaturverteilung der Objektoberfläche durch Scannen vollständig eins-zu-eins simuliert werden. Das elektronische System verarbeitet es, überträgt es an den Anzeigebildschirm und stellt die entsprechende Wärmebildkarte der Wärmeverteilung der Objektoberfläche dar. Die Ausgangssignale können die räumliche Temperaturverteilung auf der gescannten Oberfläche genau eins-zu-eins simulieren. Mit dieser Methode können Sie das Ziel erreichen, Wärmezustandsbilder über große Entfernungen abzubilden und die Temperatur zu messen, zu analysieren und zu beurteilen, also das Grundprinzip der Infrarotstrahlungserkennung.
Plancks Strahlungsgesetz für schwarze Körper: Ein schwarzer Körper ist ein idealisierter Strahlungskörper, er absorbiert Strahlungsenergie aller Wellenlängen, es gibt keine Energiereflexion oder -übertragung, der Emissionsgrad seiner Oberfläche beträgt 1. Obwohl es in der Natur keinen echten schwarzen Körper gibt, muss man, um das Gesetz der Verteilung von Infrarotstrahlung in theoretischen Studien zu klären und zu erhalten, ein geeignetes Modell auswählen, das Plancks Quantisierungsmodell der Strahlung des Hohlraums des Körpers ist, wodurch Plancks schwarzes Körper abgeleitet wird. So leitet sich Plancks Strahlungsgesetz für schwarze Körper ab, das die in Wellenlängen ausgedrückte spektrale Strahlungsdichte eines schwarzen Körpers darstellt und den Ausgangspunkt aller Theorien zur Infrarotstrahlung bildet. Es wird als Strahlungsgesetz für schwarze Körper bezeichnet.
Fast alle realen Objekte, die in der Natur vorkommen, sind keine schwarzen Körper. Die gesamte Strahlung des realen Objekts hängt nicht nur von der Wellenlänge der Strahlung und der Temperatur des Objekts ab, sondern auch von der Zusammensetzung des Objektmaterials, der Herstellungsmethode, dem thermischen Prozess sowie dem Oberflächenzustand und den Umgebungsbedingungen und anderen Faktoren. Damit das Gesetz der Schwarzkörperstrahlung auf alle realen Objekte angewendet werden kann, muss daher ein Skalierungsfaktor eingeführt werden, der Emissionsgrad, der mit der Art des Materials und dem Zustand der Oberfläche zusammenhängt. Dieser Koeffizient drückt aus, wie nahe die Wärmestrahlung eines realen Objekts der Schwarzkörperstrahlung kommt, und hat einen Wert zwischen null und einem Wert kleiner als eins. Gemäß dem Strahlungsgesetz sind die Infrarotstrahlungseigenschaften eines beliebigen Objekts bekannt, sobald der Emissionsgrad eines Materials bekannt ist.
