การวิเคราะห์การประยุกต์ใช้เครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรดสมัยใหม่
หลักการวัดอุณหภูมิของเทอร์โมมิเตอร์แบบอินฟราเรดคือการแปลงพลังงานรังสีอินฟราเรดที่วัตถุปล่อยออกมาให้เป็นสัญญาณไฟฟ้า ขนาดของพลังงานรังสีอินฟราเรดจะสอดคล้องกับอุณหภูมิของวัตถุเอง ตามขนาดของสัญญาณไฟฟ้าที่แปลงแล้วสามารถกำหนดอุณหภูมิของวัตถุได้ เทคโนโลยีการวัดอุณหภูมิอินฟราเรดได้รับการพัฒนาเพื่อสแกนและวัดอุณหภูมิของพื้นผิวที่มีการเปลี่ยนแปลงทางความร้อน กำหนดภาพการกระจายของอุณหภูมิ และตรวจจับความแตกต่างของอุณหภูมิที่ซ่อนอยู่ได้อย่างรวดเร็ว นี่คือตัวสร้างภาพความร้อนอินฟราเรด กล้องถ่ายภาพความร้อนอินฟราเรดถูกนำมาใช้ครั้งแรกในกองทัพ ในปี 2019 TI Corporation ของสหรัฐอเมริกาได้พัฒนาระบบสอดแนมการสแกนอินฟราเรดระบบแรกของโลก ต่อมา เทคโนโลยีการถ่ายภาพความร้อนด้วยอินฟราเรดถูกนำมาใช้อย่างต่อเนื่องในเครื่องบิน รถถัง เรือรบ และอาวุธอื่นๆ ในประเทศตะวันตก ในฐานะที่เป็นระบบเล็งด้วยความร้อนสำหรับเป้าหมายการลาดตระเวน มันช่วยเพิ่มความสามารถในการค้นหาและโจมตีเป้าหมายได้อย่างมาก กล้องถ่ายภาพความร้อนอินฟราเรดที่ผลิตโดยบริษัท AGA ของสวีเดนนั้นอยู่ในตำแหน่งผู้นำด้านเทคโนโลยีพลเรือน
เครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรดประกอบด้วยระบบออปติคัล เครื่องตรวจจับโฟโตอิเล็กทริก เครื่องขยายสัญญาณ การประมวลผลสัญญาณ เอาต์พุตจอแสดงผล และส่วนอื่นๆ ระบบออปติกจะรวบรวมพลังงานรังสีอินฟราเรดเป้าหมายในขอบเขตการมองเห็น และขนาดของขอบเขตการมองเห็นจะถูกกำหนดโดยส่วนออปติกของเทอร์โมมิเตอร์และตำแหน่งของเทอร์โมมิเตอร์ พลังงานอินฟราเรดจะโฟกัสที่ตัวตรวจจับแสงและแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าที่สอดคล้องกัน สัญญาณจะผ่านแอมพลิฟายเออร์และวงจรประมวลผลสัญญาณ และแปลงเป็นค่าอุณหภูมิของชิ้นงานที่วัดได้หลังจากได้รับการแก้ไขตามอัลกอริทึมของการรักษาภายในของเครื่องมือและค่าการแผ่รังสีของชิ้นงาน
โดยธรรมชาติแล้ว วัตถุทั้งหมดที่มีอุณหภูมิสูงกว่าศูนย์สัมบูรณ์จะปล่อยพลังงานรังสีอินฟราเรดไปยังพื้นที่โดยรอบอย่างต่อเนื่อง ขนาดของพลังงานรังสีอินฟราเรดของวัตถุและการกระจายตามความยาวคลื่นนั้นสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับอุณหภูมิพื้นผิว ดังนั้น ด้วยการวัดพลังงานอินฟราเรดที่แผ่ออกมาจากตัววัตถุเอง จึงสามารถกำหนดอุณหภูมิพื้นผิวได้อย่างแม่นยำ ซึ่งเป็นพื้นฐานวัตถุประสงค์สำหรับการวัดอุณหภูมิรังสีอินฟราเรด
วัตถุสีดำเป็นหม้อน้ำในอุดมคติ ซึ่งดูดซับพลังงานรังสีทุกความยาวคลื่น ไม่มีการสะท้อนหรือการส่งพลังงาน และมีค่าการแผ่รังสี 1 บนพื้นผิว อย่างไรก็ตามวัตถุที่ใช้งานได้จริงในธรรมชาตินั้นแทบจะไม่ใช่วัตถุสีดำ เพื่อชี้แจงและรับการกระจายของรังสีอินฟราเรด จะต้องเลือกแบบจำลองที่เหมาะสมในการวิจัยทางทฤษฎี นี่คือแบบจำลองออสซิลเลเตอร์เชิงปริมาณของรังสีในโพรงร่างกายที่เสนอโดยพลังค์ ซึ่งได้มาจากกฎการแผ่รังสีของวัตถุดำของพลังค์ นั่นคือ รังสีสเปกตรัมของวัตถุดำที่แสดงโดยความยาวคลื่น ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของทฤษฎีการแผ่รังสีอินฟราเรดทั้งหมด ดังนั้นมันจึงเป็น เรียกว่ากฎการแผ่รังสีของวัตถุดำ ปริมาณการแผ่รังสีของวัตถุจริงทั้งหมดไม่ได้ขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นการแผ่รังสีและอุณหภูมิของวัตถุเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับประเภทของวัสดุที่ประกอบเป็นวัตถุ วิธีการเตรียม กระบวนการทางความร้อน สภาพพื้นผิว และสภาวะแวดล้อม
การวัดอุณหภูมิอินฟราเรดใช้วิธีการวิเคราะห์แบบจุดต่อจุด กล่าวคือ การแผ่รังสีความร้อนของพื้นที่เฉพาะของวัตถุจะมุ่งเน้นไปที่เครื่องตรวจจับเพียงตัวเดียว และพลังงานการแผ่รังสีจะถูกแปลงเป็นอุณหภูมิผ่านค่าการแผ่รังสีของวัตถุที่รู้จัก . เนื่องจากวัตถุที่ตรวจพบ ช่วงการวัด และโอกาสในการใช้งานที่แตกต่างกัน การออกแบบรูปลักษณ์และโครงสร้างภายในของเทอร์โมมิเตอร์แบบอินฟราเรดจึงแตกต่างกัน แต่โครงสร้างพื้นฐานโดยทั่วไปจะคล้ายกัน โดยส่วนใหญ่รวมถึงระบบออปติคัล เครื่องตรวจจับภาพ ตัวขยายสัญญาณและการประมวลผลสัญญาณ การแสดงผล และอื่นๆ ชิ้นส่วน รังสีอินฟราเรดที่ปล่อยออกมาจากหม้อน้ำ เมื่อเข้าสู่ระบบออปติก รังสีอินฟราเรดจะถูกมอดูเลตเป็นรังสีสลับโดยโมดูเลเตอร์ และแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าที่สอดคล้องกันโดยเครื่องตรวจจับ สัญญาณจะผ่านแอมพลิฟายเออร์และวงจรประมวลผลสัญญาณ และแปลงเป็นค่าอุณหภูมิของชิ้นงานที่วัดได้หลังจากได้รับการแก้ไขตามอัลกอริทึมในเครื่องมือและค่าการแผ่รังสีของชิ้นงาน
