อธิบายหลักการทำงานของเครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรดทางการแพทย์โดยย่อ

อธิบายหลักการทำงานของเครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรดทางการแพทย์โดยย่อ

เครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรดโดยระบบออปติคอล เครื่องตรวจจับแสง เครื่องขยายสัญญาณและการประมวลผลสัญญาณ เอาต์พุตการแสดงผล และส่วนประกอบอื่นๆ การบรรจบกันของระบบออปติคัลของมุมมองของพลังงานรังสีอินฟราเรดเป้าหมาย ขนาดของขอบเขตการมองเห็นโดยส่วนประกอบทางแสงของเทอร์โมมิเตอร์ และตำแหน่งของพวกมันเพื่อกำหนด พลังงานอินฟราเรดมุ่งเน้นไปที่เครื่องตรวจจับแสงและแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าที่สอดคล้องกัน สัญญาณนี้จะถูกแปลงเป็นอุณหภูมิของเป้าหมายโดยเครื่องขยายสัญญาณและวงจรประมวลผลสัญญาณ และแก้ไขการแผ่รังสีของเป้าหมายตามอัลกอริธึมที่ใช้ในเครื่องมือ

ในธรรมชาติ วัตถุทั้งหมดที่มีอุณหภูมิสูงกว่าศูนย์สัมบูรณ์จะปล่อยพลังงานรังสีอินฟราเรดออกสู่อวกาศโดยรอบอย่างต่อเนื่อง ขนาดของพลังงานรังสีอินฟราเรดของวัตถุและการกระจายตามความยาวคลื่นและอุณหภูมิพื้นผิวมีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิด ดังนั้น การวัดพลังงานอินฟราเรดที่แผ่ออกมาจากวัตถุนั้นจะสามารถระบุอุณหภูมิพื้นผิวได้อย่างแม่นยำ ซึ่งเป็นพื้นฐานวัตถุประสงค์สำหรับเทอร์โมมิเตอร์รังสีอินฟราเรด

วัตถุสีดำเป็นหม้อน้ำในอุดมคติ ซึ่งดูดซับพลังงานรังสีทุกความยาวคลื่น ไม่มีการสะท้อนและการส่งผ่านพลังงาน โดยมีค่าการเปล่งรังสีของพื้นผิวเท่ากับ 1 . อย่างไรก็ตาม การมีอยู่ของวัตถุจริงในธรรมชาติเกือบทั้งหมดไม่ใช่วัตถุดำ เพื่อความชัดเจน และได้รับกฎการกระจายตัวของรังสีอินฟราเรด ในการศึกษาทางทฤษฎีจะต้องเลือกแบบจำลองที่เหมาะสม ซึ่งพลังค์หยิบยกมาจากรังสีในโพรงร่างกาย แบบจำลองเชิงปริมาณ vibronic ซึ่งนำไปสู่กฎของพลังค์ของการแผ่รังสีวัตถุดำ นั่นคือความยาวคลื่นของการแผ่รังสีสเปกตรัมของวัตถุดำซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นสำหรับทฤษฎีรังสีอินฟราเรดทั้งหมดเรียกว่าการแผ่รังสีวัตถุดำ กฎของการแผ่รังสีวัตถุดำ นอกเหนือจากความยาวคลื่นของการแผ่รังสีและอุณหภูมิของวัตถุแล้ว ปริมาณรังสีของวัตถุจริงทั้งหมดยังเกี่ยวข้องกับประเภทของวัสดุ วิธีการเตรียม กระบวนการทางความร้อน สถานะพื้นผิว สภาพแวดล้อม และปัจจัยอื่นๆ

ดังนั้น เพื่อให้กฎการแผ่รังสีวัตถุดำใช้ได้กับวัตถุจริงทั้งหมด จำเป็นต้องแนะนำสัมประสิทธิ์สัดส่วน เช่น การแผ่รังสี ซึ่งสัมพันธ์กับธรรมชาติของวัสดุและสถานะของพื้นผิว สัมประสิทธิ์นี้แสดงถึงความใกล้เคียงของการแผ่รังสีความร้อนของวัตถุจริงกับการแผ่รังสีวัตถุดำ และมีค่าระหว่างศูนย์ถึงค่าน้อยกว่าหนึ่ง ตามกฎของรังสี ตราบใดที่ทราบการแผ่รังสีของวัสดุ ก็จะทราบลักษณะการแผ่รังสีอินฟราเรดของวัตถุใดๆ ก็ตาม ปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อการแผ่รังสี ได้แก่ ประเภทของวัสดุ ความหยาบของพื้นผิว โครงสร้างทางกายภาพและเคมี และความหนาของวัสดุ เมื่อใช้เทอร์โมมิเตอร์รังสีอินฟราเรดในการวัดอุณหภูมิของเป้าหมาย อันดับแรกคือการวัดเป้าหมายในช่วงคลื่นอินฟราเรดของมัน จากนั้นจึงใช้เทอร์โมมิเตอร์เพื่อคำนวณอุณหภูมิของเป้าหมายที่จะวัด ไพโรมิเตอร์แบบสีเดียวนั้นแปรผันตามปริมาณรังสีในแถบความถี่ ไพโรมิเตอร์สองสีเป็นสัดส่วนกับอัตราส่วนของปริมาณรังสีในสองแถบ