इन्फ्रारेड थर्मामीटर का कार्य सिद्धांत और अनुप्रयोग
इन्फ्रारेड बेसिक थ्योरी
1672 में, यह पता चला कि सूर्य का प्रकाश (सफेद प्रकाश) विभिन्न रंगों के प्रकाश से बना होता है। उसी समय, न्यूटन ने निष्कर्ष निकाला कि मोनोक्रोमैटिक प्रकाश सफेद प्रकाश की तुलना में प्रकृति में सरल है। लाल, नारंगी, पीले, हरे, नीले, नीले, बैंगनी, आदि की मोनोक्रोमैटिक रोशनी में सूर्य के प्रकाश (सफेद प्रकाश) को विघटित करने के लिए एक डाइक्रोइक प्रिज्म का उपयोग करें। 1800 में, ब्रिटिश भौतिक विज्ञानी एफडब्ल्यू हक्सेल ने अवरक्त किरणों की खोज की जब उन्होंने विभिन्न रंगीन रोशनी का अध्ययन किया। तापीय दृष्टिकोण. जब वह प्रकाश के विभिन्न रंगों की गर्मी का अध्ययन कर रहे थे, तो उन्होंने जानबूझकर अंधेरे कमरे की एकमात्र खिड़की को एक अंधेरे प्लेट से बंद कर दिया, और प्लेट में एक आयताकार छेद खोला, और छेद में एक बीम स्प्लिटर प्रिज्म स्थापित किया गया था। जब सूर्य का प्रकाश प्रिज्म से होकर गुजरता है, तो यह रंगीन प्रकाश बैंड में विघटित हो जाता है, और प्रकाश बैंड में विभिन्न रंगों में निहित गर्मी को मापने के लिए थर्मामीटर का उपयोग किया जाता है। परिवेश के तापमान के साथ तुलना करने के लिए, हक्सेल ने परिवेश के तापमान को मापने के लिए तुलनात्मक थर्मामीटर के रूप में रंगीन प्रकाश बैंड के पास रखे कई थर्मामीटर का उपयोग किया। प्रयोग के दौरान, उन्हें गलती से एक अजीब घटना का पता चला: लाल रोशनी के बाहर रखे गए थर्मामीटर का मूल्य कमरे के अन्य तापमानों की तुलना में अधिक था। परीक्षण और त्रुटि के माध्यम से, सबसे अधिक गर्मी वाला यह तथाकथित उच्च तापमान क्षेत्र हमेशा प्रकाश बैंड Z के किनारे पर लाल बत्ती के बाहर स्थित होता है। इसलिए उन्होंने घोषणा की कि दृश्य प्रकाश के अलावा, एक "हॉट लाइन" भी है "सूर्य द्वारा उत्सर्जित विकिरण में मानव आँख के लिए अदृश्य। यह अदृश्य "हॉट लाइन" लाल बत्ती के बाहर स्थित होती है और इसे इन्फ्रारेड लाइट कहा जाता है। इन्फ्रारेड एक प्रकार की विद्युत चुम्बकीय तरंग है, जिसका सार रेडियो तरंगों और दृश्य प्रकाश के समान है। इन्फ्रारेड की खोज प्रकृति की मानवीय समझ में एक छलांग है, और इसने इन्फ्रारेड प्रौद्योगिकी के अनुसंधान, उपयोग और विकास के लिए एक नया व्यापक मार्ग खोल दिया है।
अवरक्त किरणों की तरंग दैर्ध्य 0.76 और 100 μm के बीच होती है। तरंग दैर्ध्य सीमा के अनुसार, इसे चार श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: निकट अवरक्त, मध्य अवरक्त, दूर अवरक्त, और अत्यधिक दूर अवरक्त। विद्युत चुम्बकीय तरंगों के सतत स्पेक्ट्रम में इसकी स्थिति रेडियो तरंगों और दृश्य प्रकाश के बीच का क्षेत्र है। . इन्फ्रारेड विकिरण प्रकृति में सबसे व्यापक विद्युत चुम्बकीय विकिरण में से एक है। यह इस तथ्य पर आधारित है कि कोई भी वस्तु पारंपरिक वातावरण में अपनी आणविक और परमाणु अनियमित गति उत्पन्न करेगी, और लगातार थर्मल अवरक्त ऊर्जा, अणुओं और परमाणुओं को विकीर्ण करेगी। गति जितनी अधिक तीव्र होगी, विकिरणित ऊर्जा उतनी ही अधिक होगी, और इसके विपरीत, विकिरणित ऊर्जा उतनी ही कम होगी।
शून्य से ऊपर तापमान वाली वस्तुएं अपनी आणविक गति के कारण अवरक्त किरणें उत्सर्जित करेंगी। ऑब्जेक्ट द्वारा उत्सर्जित पावर सिग्नल को इन्फ्रारेड डिटेक्टर द्वारा विद्युत सिग्नल में परिवर्तित करने के बाद, इमेजिंग डिवाइस का आउटपुट सिग्नल एक-एक करके स्कैन की गई वस्तु की सतह के तापमान के स्थानिक वितरण को पूरी तरह से अनुकरण कर सकता है। इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम द्वारा संसाधित होने के बाद, इसे डिस्प्ले स्क्रीन पर प्रसारित किया जाता है और वस्तु की सतह पर गर्मी वितरण के अनुरूप थर्मल छवि प्राप्त की जाती है। इस पद्धति का उपयोग करके, लक्ष्य की लंबी दूरी की थर्मल राज्य छवि इमेजिंग और तापमान माप का एहसास करना और विश्लेषण करना और निर्णय लेना संभव है।
थर्मल इमेजर सिद्धांत
इन्फ्रारेड थर्मल इमेजर मापे गए लक्ष्य के इन्फ्रारेड विकिरण ऊर्जा वितरण पैटर्न को प्राप्त करने और इसे फोटोसेंसिटिव सेंसर को प्रतिबिंबित करने के लिए इन्फ्रारेड डिटेक्टर, ऑप्टिकल इमेजिंग ऑब्जेक्टिव लेंस और ऑप्टिकल-मैकेनिकल स्कैनिंग सिस्टम (वर्तमान उन्नत फोकल प्लेन तकनीक ऑप्टिकल-मैकेनिकल स्कैनिंग सिस्टम को छोड़ देता है) का उपयोग करता है। इन्फ्रारेड डिटेक्टर का. तत्व पर, ऑप्टिकल सिस्टम और इन्फ्रारेड डिटेक्टर के बीच, मापी गई वस्तु की इन्फ्रारेड थर्मल छवि को स्कैन करने और यूनिट या पर ध्यान केंद्रित करने के लिए एक ऑप्टिकल-मैकेनिकल स्कैनिंग तंत्र होता है (फोकल प्लेन थर्मल इमेजर में यह तंत्र नहीं होता है) स्पेक्ट्रोस्कोपिक डिटेक्टर. इन्फ्रारेड विकिरण ऊर्जा को डिटेक्टर द्वारा विद्युत सिग्नल में परिवर्तित किया जाता है, और इन्फ्रारेड थर्मल छवि को प्रवर्धन प्रसंस्करण, रूपांतरण या एक मानक वीडियो सिग्नल के बाद टीवी स्क्रीन या मॉनिटर पर प्रदर्शित किया जाता है। इस प्रकार की थर्मल छवि वस्तु की सतह पर थर्मल वितरण क्षेत्र से मेल खाती है; यह अनिवार्य रूप से मापी गई लक्ष्य वस्तु के प्रत्येक भाग के अवरक्त विकिरण का थर्मल छवि वितरण है। क्योंकि दृश्य प्रकाश छवि की तुलना में सिग्नल बहुत कमजोर है, इसमें परतों और त्रि-आयामीता का अभाव है। इसलिए, वास्तविक ऑपरेशन के दौरान मापा लक्ष्य के अवरक्त गर्मी वितरण क्षेत्र को अधिक प्रभावी ढंग से आंकने के लिए, उपकरण के व्यावहारिक कार्यों को बढ़ाने के लिए अक्सर कुछ सहायक उपायों का उपयोग किया जाता है, जैसे कि छवि चमक, कंट्रास्ट नियंत्रण, वास्तविक मानक सुधार, गलत रंग प्रतिपादन और अन्य प्रौद्योगिकियाँ
थर्मल इमेजिंग कैमरों का विकास
1800 में, ब्रिटिश भौतिक विज्ञानी एफडब्ल्यू हक्सेल ने इन्फ्रारेड की खोज की, जिसने इन्फ्रारेड तकनीक के मानव अनुप्रयोग के लिए एक व्यापक रास्ता खोल दिया। प्रथम विश्व युद्ध में, जर्मनों ने सक्रिय रात्रि दृष्टि उपकरणों और अवरक्त संचार उपकरणों को विकसित करने के लिए फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण उपकरणों के रूप में अवरक्त छवि परिवर्तक ट्यूबों का उपयोग किया, जिसने अवरक्त प्रौद्योगिकी के विकास की नींव रखी।
द्वितीय विश्व युद्ध के बाद, सैन्य क्षेत्र के लिए इन्फ्रारेड इमेजिंग डिवाइस की पहली पीढ़ी लगभग एक साल की खोज के बाद संयुक्त राज्य अमेरिका के टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स कॉर्पोरेशन द्वारा विकसित की गई थी। इसे इन्फ्रारेड फाइंडिंग सिस्टम (FLIR) कहा जाता है, जो मापे गए लक्ष्य के इन्फ्रारेड विकिरण को स्कैन करने के लिए ऑप्टिकल मैकेनिकल सिस्टम का उपयोग करता है। फोटॉन डिटेक्टर द्वि-आयामी अवरक्त विकिरण के संकेत प्राप्त करता है, और फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण और उपकरण प्रसंस्करण की एक श्रृंखला के बाद, एक वीडियो छवि संकेत बनता है। इस प्रणाली का मूल रूप एक गैर-वास्तविक समय स्वचालित तापमान वितरण रिकॉर्डर है। बाद में, 1950 के दशक में इंडियम एंटीमोनाइड और जर्मेनियम-डोप्ड पारा फोटॉन डिटेक्टरों के विकास के साथ, उच्च गति स्कैनिंग और लक्ष्य थर्मल छवियों का वास्तविक समय प्रदर्शन दिखाई देने लगा। प्रणाली।
