Princip rada i primjena infracrvenog termometra
Osnovna infracrvena teorija
Godine 1672. otkriveno je da je sunčeva svjetlost (bijela svjetlost) sastavljena od svjetlosti različitih boja. U isto vrijeme, Newton je zaključio da je monokromatska svjetlost jednostavnije prirode od bijele svjetlosti. Upotrijebite dihroičnu prizmu za rastavljanje sunčeve svjetlosti (bijele svjetlosti) u jednobojna svjetla crvene, narančaste, žute, zelene, plave, plave, ljubičaste itd. Godine 1800., britanski fizičar FW Huxel otkrio je infracrvene zrake kada je proučavao svjetla različitih boja iz toplinsko gledište. Dok je proučavao toplinu raznih boja svjetla, namjerno je tamnom pločom zaklonio jedini prozor mračne sobe i otvorio pravokutnu rupu u ploči, au rupu je ugrađena prizma djelitelja snopa. Kada sunčeva svjetlost prolazi kroz prizmu, razlaže se na obojene svjetlosne trake, a termometar se koristi za mjerenje topline sadržane u različitim bojama u svjetlosnim trakama. Kako bi se usporedio s temperaturom okoline, Huxel je koristio nekoliko termometara postavljenih u blizini obojene svjetlosne trake kao usporedne termometre za mjerenje temperature okoline. Tijekom eksperimenta slučajno je otkrio čudan fenomen: termometar postavljen izvan crvenkaste svjetlosti imao je višu vrijednost od ostalih temperatura u prostoriji. Kroz pokušaje i pogreške, ova takozvana visokotemperaturna zona s najviše topline uvijek se nalazi izvan crvenog svjetla na rubu svjetlosnog pojasa Z. Tako je objavio da osim vidljivog svjetla postoji i "vruća linija " nevidljiv ljudskom oku u zračenju koje emitira sunce. Ova nevidljiva "vruća linija" nalazi se izvan crvenog svjetla i naziva se infracrveno svjetlo. Infracrveno je vrsta elektromagnetskog vala, koji ima istu suštinu kao radio valovi i vidljiva svjetlost. Otkriće infracrvene je skok u ljudskom razumijevanju prirode i otvorilo je novi široki put za istraživanje, korištenje i razvoj infracrvene tehnologije.
Valna duljina infracrvenih zraka je između 0,76 i 100 μm. Prema rasponu valnih duljina, može se podijeliti u četiri kategorije: blisko infracrveno, srednje infracrveno, daleko infracrveno i ekstremno daleko infracrveno. Njegov položaj u kontinuiranom spektru elektromagnetskih valova je područje između radio valova i vidljive svjetlosti. . Infracrveno zračenje jedno je od najrasprostranjenijih elektromagnetskih zračenja u prirodi. Temelji se na činjenici da će bilo koji objekt proizvoditi vlastita molekularna i atomska nepravilna gibanja u konvencionalnom okruženju i kontinuirano zračiti toplinsku infracrvenu energiju, molekule i atome. Što je kretanje intenzivnije, to je izračena energija veća, i obrnuto, to je manja izračena energija.
Objekti s temperaturom iznad nule zračit će infracrvene zrake zbog vlastitog molekularnog gibanja. Nakon što se signal snage koji zrači objekt pretvori u električni signal pomoću infracrvenog detektora, izlazni signal uređaja za snimanje može potpuno simulirati prostornu distribuciju površinske temperature skeniranog objekta jedan po jedan. Nakon obrade u elektroničkom sustavu, prenosi se na zaslon i dobiva toplinska slika koja odgovara raspodjeli topline na površini objekta. Koristeći ovu metodu, moguće je realizirati snimanje toplinske slike stanja na daljinu i mjerenje temperature cilja te analizirati i prosuditi.
Princip toplinske kamere
Infracrvena termalna kamera koristi infracrveni detektor, optičku objektivnu leću i optičko-mehanički sustav skeniranja (trenutačna napredna tehnologija žarišne ravnine izostavlja optičko-mehanički sustav skeniranja) za primanje uzorka distribucije energije infracrvenog zračenja mjerenog cilja i njegovu refleksiju na fotoosjetljivi senzor infracrvenog detektora. Na elementu, između optičkog sustava i infracrvenog detektora, nalazi se optičko-mehanički mehanizam za skeniranje (termovizijska kamera žarišne ravnine nema ovaj mehanizam) za skeniranje infracrvene toplinske slike mjerenog objekta i fokusiranje na jedinicu ili spektroskopski detektor. Detektor pretvara energiju infracrvenog zračenja u električni signal, a infracrvena toplinska slika se prikazuje na TV ekranu ili monitoru nakon obrade pojačanja, konverzije ili standardnog video signala. Ova vrsta toplinske slike odgovara polju raspodjele topline na površini objekta; to je u biti toplinska slika raspodjele infracrvenog zračenja svakog dijela mjerenog ciljnog objekta. Budući da je signal vrlo slab, u usporedbi sa slikom vidljivog svjetla, nedostaju mu slojevi i trodimenzionalnost. Stoga, kako bi se učinkovitije procijenilo polje distribucije infracrvene topline mjerenog cilja tijekom stvarnog rada, često se koriste neke pomoćne mjere za povećanje praktičnih funkcija instrumenta, kao što su svjetlina slike, kontrola kontrasta, stvarna standardna korekcija, lažna prikaz boja i druge tehnologije
Razvoj termovizijskih kamera
Godine 1800. britanski fizičar FW Huxel otkrio je infracrveno svjetlo, što je otvorilo širok put za ljudsku primjenu infracrvene tehnologije. U Prvom svjetskom ratu Nijemci su koristili infracrvene cijevi za promjenu slike kao uređaje za fotoelektričnu pretvorbu za razvoj uređaja za aktivno noćno gledanje i infracrvenu komunikacijsku opremu, što je postavilo temelje za razvoj infracrvene tehnologije.
Nakon Drugog svjetskog rata, prvu generaciju uređaja za infracrveno snimanje za vojno područje razvila je Texas Instruments Corporation iz Sjedinjenih Država nakon gotovo godinu dana istraživanja. Zove se Infracrveni sustav traženja (FLIR), koji koristi optički mehanički sustav za skeniranje infracrvenog zračenja mjerenog cilja. Fotonski detektor prima znakove dvodimenzionalnog infracrvenog zračenja, a nakon fotoelektrične pretvorbe i niza instrumentalnih obrada formira se signal video slike. Izvorni oblik ovog sustava je automatski snimač raspodjele temperature koji ne radi u stvarnom vremenu. Kasnije, s razvojem indijevog antimonida i živinih fotonskih detektora dopiranih germanijem u 1950-ima, počeli su se pojavljivati skeniranje velike brzine i prikaz toplinskih slika cilja u stvarnom vremenu. sustav.
