Funktionsprinzip und Anwendung des Infrarot-Thermometers
Infrarot-Grundlagentheorie
Im Jahr 1672 wurde entdeckt, dass Sonnenlicht (weißes Licht) aus Licht verschiedener Farben besteht. Gleichzeitig kam Newton zu dem Schluss, dass monochromatisches Licht einfacherer Natur ist als weißes Licht. Verwenden Sie ein dichroitisches Prisma, um Sonnenlicht (weißes Licht) in monochromatisches Licht in den Farben Rot, Orange, Gelb, Grün, Blau, Blau, Lila usw. zu zerlegen. Im Jahr 1800 entdeckte der britische Physiker FW Huxel Infrarotstrahlen, als er verschiedene farbige Lichter untersuchte thermische Sicht. Als er die Wärme verschiedener Lichtfarben untersuchte, blockierte er absichtlich das einzige Fenster des dunklen Raums mit einer dunklen Platte und öffnete ein rechteckiges Loch in der Platte, in das ein Strahlteilerprisma eingebaut wurde. Wenn Sonnenlicht durch das Prisma fällt, wird es in farbige Lichtbänder zerlegt und mit einem Thermometer wird die in den verschiedenen Farben in den Lichtbändern enthaltene Wärme gemessen. Zum Vergleich mit der Umgebungstemperatur verwendete Huxel mehrere in der Nähe des farbigen Lichtbandes platzierte Thermometer als Vergleichsthermometer zur Messung der Umgebungstemperatur. Während des Experiments entdeckte er zufällig ein seltsames Phänomen: Ein außerhalb des rötlichen Lichts platziertes Thermometer hatte einen höheren Wert als andere Temperaturen im Raum. Durch Versuch und Irrtum liegt diese sogenannte Hochtemperaturzone mit der meisten Hitze immer außerhalb des roten Lichts am Rand des Lichtbandes Z. Deshalb gab er bekannt, dass es neben sichtbarem Licht auch eine „heiße Linie“ gibt „Für das menschliche Auge unsichtbar in der Strahlung der Sonne. Diese unsichtbare „Hotline“ liegt außerhalb des Rotlichts und wird Infrarotlicht genannt. Infrarot ist eine Art elektromagnetische Welle, die das gleiche Wesen wie Radiowellen und sichtbares Licht hat. Die Entdeckung von Infrarot ist ein Sprung im menschlichen Verständnis der Natur und hat einen neuen breiten Weg für die Forschung, Nutzung und Entwicklung der Infrarottechnologie eröffnet.
Die Wellenlänge von Infrarotstrahlen liegt zwischen 0,76 und 100 μm. Je nach Wellenlängenbereich lässt es sich in vier Kategorien einteilen: nahes Infrarot, mittleres Infrarot, fernes Infrarot und extremes Ferninfrarot. Seine Position im kontinuierlichen Spektrum elektromagnetischer Wellen ist der Bereich zwischen Radiowellen und sichtbarem Licht. . Infrarotstrahlung ist eine der umfangreichsten elektromagnetischen Strahlungen in der Natur. Es basiert auf der Tatsache, dass jedes Objekt in einer herkömmlichen Umgebung seine eigenen unregelmäßigen molekularen und atomaren Bewegungen erzeugt und kontinuierlich thermische Infrarotenergie, Moleküle und Atome ausstrahlt. Je intensiver die Bewegung, desto größer die abgestrahlte Energie und umgekehrt, desto geringer die abgestrahlte Energie.
Objekte mit einer Temperatur über Null strahlen aufgrund ihrer eigenen molekularen Bewegung Infrarotstrahlen aus. Nachdem das vom Objekt abgestrahlte Leistungssignal vom Infrarotdetektor in ein elektrisches Signal umgewandelt wurde, kann das Ausgangssignal des Bildgebungsgeräts die räumliche Verteilung der Oberflächentemperatur des gescannten Objekts nacheinander vollständig simulieren. Nach der Verarbeitung durch das elektronische System wird es auf den Bildschirm übertragen und das Wärmebild erhalten, das der Wärmeverteilung auf der Oberfläche des Objekts entspricht. Mit dieser Methode ist es möglich, die Bildgebung des thermischen Zustands über große Entfernungen und die Temperaturmessung des Ziels zu realisieren sowie zu analysieren und zu beurteilen.
Prinzip der Wärmebildkamera
Infrarot-Wärmebildkameras verwenden einen Infrarotdetektor, ein optisches Abbildungsobjektiv und ein optisch-mechanisches Scansystem (die aktuelle fortschrittliche Fokalebenentechnologie verzichtet auf ein optisch-mechanisches Scansystem), um das Verteilungsmuster der Infrarotstrahlungsenergie des gemessenen Ziels zu empfangen und es an den lichtempfindlichen Sensor zu reflektieren des Infrarotdetektors. Auf dem Element, zwischen dem optischen System und dem Infrarotdetektor, befindet sich ein optisch-mechanischer Scanmechanismus (die Brennebenen-Wärmebildkamera verfügt nicht über diesen Mechanismus), um das Infrarot-Wärmebild des Messobjekts abzutasten und auf das Gerät bzw. das Gerät zu fokussieren Spektroskopischer Detektor. Die Infrarotstrahlungsenergie wird vom Detektor in ein elektrisches Signal umgewandelt und das Infrarot-Wärmebild wird nach Verstärkungsverarbeitung, Umwandlung oder einem Standardvideosignal auf einem Fernsehbildschirm oder Monitor angezeigt. Diese Art von Wärmebild entspricht dem Wärmeverteilungsfeld auf der Oberfläche des Objekts; Es handelt sich im Wesentlichen um die Wärmebildverteilung der Infrarotstrahlung jedes Teils des gemessenen Zielobjekts. Da das Signal im Vergleich zum Bild mit sichtbarem Licht sehr schwach ist, mangelt es ihm an Schichten und Dreidimensionalität. Um das Infrarot-Wärmeverteilungsfeld des gemessenen Ziels während des tatsächlichen Betriebs effektiver beurteilen zu können, werden daher häufig einige Hilfsmaßnahmen eingesetzt, um die praktischen Funktionen des Instruments zu erhöhen, wie z. B. Bildhelligkeit, Kontraststeuerung, echte Standardkorrektur und Falschkorrektur Farbwiedergabe und andere Technologien
Die Entwicklung von Wärmebildkameras
Im Jahr 1800 entdeckte der britische Physiker FW Huxel die Infrarotstrahlung, die den Weg für die menschliche Anwendung der Infrarottechnologie ebnete. Im Ersten Weltkrieg nutzten die Deutschen Infrarot-Bildwechslerröhren als fotoelektrische Umwandlungsgeräte, um aktive Nachtsichtgeräte und Infrarot-Kommunikationsgeräte zu entwickeln, was den Grundstein für die Entwicklung der Infrarot-Technologie legte.
Nach dem Zweiten Weltkrieg wurde die erste Generation von Infrarot-Bildgebungsgeräten für den militärischen Bereich von der Texas Instruments Corporation in den Vereinigten Staaten nach fast einem Jahr der Erforschung entwickelt. Es wird als „Infrared Finding System“ (FLIR) bezeichnet und nutzt das optisch-mechanische System, um die Infrarotstrahlung des gemessenen Ziels abzutasten. Der Photonendetektor empfängt die Zeichen der zweidimensionalen Infrarotstrahlung und nach der photoelektrischen Umwandlung und einer Reihe von Instrumentenverarbeitungen wird ein Videobildsignal erzeugt. Die ursprüngliche Form dieses Systems ist ein automatischer Temperaturverteilungsrekorder ohne Echtzeitfunktion. Später, mit der Entwicklung von Indiumantimonid- und Germanium-dotierten Quecksilber-Photonendetektoren in den 1950er Jahren, tauchten Hochgeschwindigkeitsscans und die Echtzeitanzeige von Zielwärmebildern auf. System.
