इन्फ्रारेड थर्मामीटर का कार्य सिद्धांत, वर्गीकरण और आधुनिक अनुप्रयोग
इन्फ्रारेड थर्मामीटर का तापमान माप सिद्धांत वस्तु (जैसे पिघला हुआ स्टील) द्वारा उत्सर्जित इन्फ्रारेड किरणों की उज्ज्वल ऊर्जा को विद्युत संकेत में परिवर्तित करना है। अवरक्त दीप्तिमान ऊर्जा का आकार वस्तु के तापमान (जैसे पिघला हुआ स्टील) से मेल खाता है। , किसी वस्तु (जैसे पिघला हुआ स्टील) का तापमान निर्धारित किया जा सकता है। थर्मल परिवर्तनों के साथ सतह के तापमान को स्कैन करने और मापने, इसकी तापमान वितरण छवि निर्धारित करने और छिपे हुए तापमान अंतर का तुरंत पता लगाने के लिए इन्फ्रारेड तापमान माप तकनीक विकसित की गई है। यह इन्फ्रारेड थर्मल इमेजर है. इन्फ्रारेड थर्मल इमेजिंग कैमरों का उपयोग सबसे पहले सेना में किया गया था। 19 वर्षों में, संयुक्त राज्य अमेरिका के टीआई कॉर्पोरेशन ने दुनिया की पहली इन्फ्रारेड स्कैनिंग टोही प्रणाली विकसित की। उसके बाद, पश्चिमी देशों में विमानों, टैंकों, युद्धपोतों और अन्य हथियारों में इन्फ्रारेड थर्मल इमेजिंग तकनीक का क्रमिक रूप से उपयोग किया गया, टोही लक्ष्यों के लिए थर्मल दृष्टि प्रणाली के रूप में, इसने लक्ष्यों को खोजने और हिट करने की क्षमता में काफी सुधार किया है। स्वीडिश एजीए कंपनी द्वारा निर्मित इन्फ्रारेड थर्मल इमेजिंग कैमरा नागरिक प्रौद्योगिकी में अग्रणी स्थान पर है। हालाँकि, इन्फ्रारेड तापमान माप तकनीक का व्यापक रूप से उपयोग कैसे किया जाए यह अभी भी एक समस्या है। यह शोध के योग्य एक अनुप्रयोग विषय है।
इन्फ्रारेड थर्मामीटर ऑप्टिकल सिस्टम, फोटोइलेक्ट्रिक डिटेक्टर, सिग्नल एम्पलीफायर, सिग्नल प्रोसेसिंग, डिस्प्ले आउटपुट और अन्य भागों से बना है। ऑप्टिकल प्रणाली अपने दृश्य क्षेत्र में लक्ष्य अवरक्त विकिरण ऊर्जा एकत्र करती है, और दृश्य क्षेत्र का आकार थर्मामीटर के ऑप्टिकल भागों और उसकी स्थिति से निर्धारित होता है। इन्फ्रारेड ऊर्जा को एक फोटोडिटेक्टर पर केंद्रित किया जाता है और संबंधित विद्युत सिग्नल में परिवर्तित किया जाता है। सिग्नल एम्पलीफायर और सिग्नल प्रोसेसिंग सर्किट से गुजरता है, और उपकरण के आंतरिक उपचार और लक्ष्य की उत्सर्जनता के एल्गोरिदम के अनुसार सही होने के बाद मापा लक्ष्य के तापमान मूल्य में परिवर्तित हो जाता है।
प्रकृति में, परम शून्य से अधिक तापमान वाली सभी वस्तुएँ लगातार आसपास के स्थान पर अवरक्त विकिरण ऊर्जा उत्सर्जित कर रही हैं। किसी वस्तु की अवरक्त विकिरण ऊर्जा का परिमाण और तरंगदैर्घ्य के अनुसार उसका वितरण-उसकी सतह के तापमान से बहुत घनिष्ठ संबंध रखता है। इसलिए, वस्तु द्वारा उत्सर्जित अवरक्त ऊर्जा को मापकर, उसकी सतह का तापमान सटीक रूप से निर्धारित किया जा सकता है, जो अवरक्त विकिरण तापमान माप का उद्देश्य आधार है।
एक ब्लैक बॉडी एक आदर्श रेडिएटर है, जो विकिरण ऊर्जा के सभी तरंग दैर्ध्य को अवशोषित करता है, इसमें ऊर्जा का कोई प्रतिबिंब और संचरण नहीं होता है, और इसकी सतह पर 1 की उत्सर्जन क्षमता होती है। हालाँकि, प्रकृति में व्यावहारिक वस्तुएँ लगभग काले शरीर नहीं हैं। किंघे ने अवरक्त विकिरण का वितरण कानून प्राप्त किया, और सैद्धांतिक अनुसंधान में, एक उपयुक्त मॉडल का चयन किया जाना चाहिए, जो प्लैंक द्वारा प्रस्तावित शरीर गुहा विकिरण का परिमाणित थरथरानवाला मॉडल है, और इस प्रकार प्लैंक के काले शरीर विकिरण का कानून प्राप्त हुआ, अर्थात, तरंग दैर्ध्य वर्णक्रमीय चमक द्वारा व्यक्त ब्लैक बॉडी, जो सभी अवरक्त विकिरण सिद्धांतों का प्रारंभिक बिंदु है, को ब्लैक बॉडी विकिरण का नियम कहा जाता है। सभी वास्तविक वस्तुओं का विकिरण न केवल विकिरण तरंग दैर्ध्य और वस्तु के तापमान पर निर्भर करता है, बल्कि सामग्री के प्रकार, तैयारी विधि और वस्तु की थर्मल प्रक्रिया पर भी निर्भर करता है। यह सतह की स्थिति और पर्यावरणीय स्थितियों जैसे कारकों से संबंधित है। इसलिए, सभी व्यावहारिक वस्तुओं पर ब्लैक बॉडी विकिरण के नियम को लागू करने के लिए, भौतिक गुणों और सतह की स्थिति से संबंधित एक आनुपातिक गुणांक, यानी उत्सर्जन, पेश किया जाना चाहिए। यह गुणांक दर्शाता है कि किसी वास्तविक वस्तु का तापीय विकिरण किसी काले पिंड के विकिरण के कितना करीब है, और इसका मान शून्य और 1 से कम मान के बीच है। विकिरण के नियम के अनुसार, जब तक सामग्री की उत्सर्जन क्षमता है ज्ञात, किसी भी वस्तु की अवरक्त विकिरण विशेषताएँ ज्ञात होती हैं। उत्सर्जन को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक हैं: सामग्री का प्रकार, सतह का खुरदरापन, भौतिक और रासायनिक संरचना और सामग्री की मोटाई। किसी लक्ष्य के तापमान को मापने के लिए अवरक्त विकिरण थर्मामीटर का उपयोग करते समय, पहले लक्ष्य के अवरक्त विकिरण को उसके बैंड रेंज के भीतर मापना आवश्यक होता है, और फिर मापा लक्ष्य के तापमान की गणना थर्मामीटर द्वारा की जाती है। मोनोक्रोमैटिक पाइरोमीटर एक बैंड के भीतर विकिरण की मात्रा के समानुपाती होते हैं; दोहरे रंग वाले पाइरोमीटर दो बैंडों में विकिरण की मात्रा के अनुपात के समानुपाती होते हैं।
इन्फ्रारेड तापमान माप एक बिंदु-दर-बिंदु विश्लेषण विधि को अपनाता है, अर्थात, वस्तु के स्थानीय क्षेत्र का थर्मल विकिरण एक एकल डिटेक्टर पर केंद्रित होता है, और विकिरण शक्ति को ज्ञात वस्तु की उत्सर्जन क्षमता के माध्यम से तापमान में परिवर्तित किया जाता है। . अलग-अलग पहचानी गई वस्तुओं, माप सीमाओं और उपयोग के अवसरों के कारण, इन्फ्रारेड थर्मामीटर की उपस्थिति डिजाइन और आंतरिक संरचना अलग-अलग होती है, लेकिन मूल संरचना आम तौर पर समान होती है, जिसमें मुख्य रूप से ऑप्टिकल सिस्टम, फोटोडिटेक्टर, सिग्नल एम्पलीफायर और सिग्नल प्रोसेसिंग, डिस्प्ले आउटपुट और अन्य शामिल हैं। भागों. रेडिएटर द्वारा उत्सर्जित अवरक्त विकिरण। ऑप्टिकल प्रणाली में प्रवेश करते हुए, अवरक्त विकिरण को मॉड्यूलेटर द्वारा वैकल्पिक विकिरण में संशोधित किया जाता है, और डिटेक्टर द्वारा संबंधित विद्युत संकेत में परिवर्तित किया जाता है। सिग्नल एम्पलीफायर और सिग्नल प्रोसेसिंग सर्किट से गुजरता है, और उपकरण में एल्गोरिदम और लक्ष्य उत्सर्जन के अनुसार सही होने के बाद मापा लक्ष्य के तापमान मूल्य में परिवर्तित हो जाता है।
