इन्फ्रारेड थर्मामीटर के संचालन सिद्धांत पर एक गहराई से नज़र
इन्फ्रारेड थर्मामीटर में एक ऑप्टिकल सिस्टम, फोटोडिटेक्टर, सिग्नल एम्पलीफायर, सिग्नल प्रोसेसिंग यूनिट, डिस्प्ले और आउटपुट मॉड्यूल होता है। ऑप्टिकल सिस्टम अपने दृश्य क्षेत्र के भीतर लक्ष्य से अवरक्त उज्ज्वल ऊर्जा एकत्र करता है। दृश्य क्षेत्र का आकार थर्मामीटर के ऑप्टिकल घटकों और उनकी व्यवस्था द्वारा निर्धारित होता है। अवरक्त ऊर्जा को फोटोडिटेक्टर पर केंद्रित किया जाता है और संबंधित विद्युत संकेत में परिवर्तित किया जाता है। यह सिग्नल एम्पलीफायर और सिग्नल प्रोसेसिंग सर्किट से होकर गुजरता है। अंतर्निहित एल्गोरिदम और लक्ष्य उत्सर्जन के आधार पर अंशांकन के बाद, इसे मापा लक्ष्य के तापमान मूल्य में परिवर्तित किया जाता है।
प्रकृति में, परम शून्य से ऊपर तापमान वाली सभी वस्तुएं आसपास के अंतरिक्ष में लगातार अवरक्त उज्ज्वल ऊर्जा उत्सर्जित करती हैं। किसी वस्तु की अवरक्त दीप्तिमान ऊर्जा का परिमाण और तरंग दैर्ध्य पर इसके वितरण का इसकी सतह के तापमान के साथ घनिष्ठ संबंध है। इसलिए, वस्तु द्वारा उत्सर्जित अवरक्त ऊर्जा का पता लगाकर किसी वस्तु की सतह के तापमान को सटीक रूप से मापा जा सकता है। यह अवरक्त विकिरण थर्मोमेट्री का उद्देश्य आधार बनाता है।
ब्लैकबॉडी एक आदर्श रेडिएटर है। यह परावर्तन या संचरण के बिना सभी तरंग दैर्ध्य की उज्ज्वल ऊर्जा को अवशोषित करता है, और इसकी सतह उत्सर्जन क्षमता 1 के बराबर होती है। हालांकि, प्रकृति में लगभग सभी वास्तविक वस्तुएं ब्लैकबॉडी नहीं हैं। अवरक्त विकिरण वितरण के नियमों का अध्ययन करने के लिए एक उपयुक्त सैद्धांतिक मॉडल अपनाया जाना चाहिए। प्लैंक ने गुहा विकिरण के लिए परिमाणित थरथरानवाला मॉडल का प्रस्ताव रखा, जिसके कारण प्लैंक के ब्लैकबॉडी विकिरण का नियम सामने आया - एक ब्लैकबॉडी की वर्णक्रमीय चमक को तरंग दैर्ध्य के एक फ़ंक्शन के रूप में व्यक्त किया गया। यह सभी अवरक्त विकिरण सिद्धांतों की नींव है और इसे ब्लैकबॉडी विकिरण कानून के रूप में जाना जाता है।
वास्तविक वस्तुओं की दीप्तिमान मात्रा न केवल विकिरण तरंग दैर्ध्य और वस्तु के तापमान पर निर्भर करती है, बल्कि सामग्री के प्रकार, निर्माण विधि, थर्मल इतिहास, सतह की स्थिति और परिवेश की स्थिति पर भी निर्भर करती है। इसलिए, वास्तविक वस्तुओं पर ब्लैकबॉडी विकिरण कानून को लागू करने के लिए, भौतिक गुणों और सतह की स्थिति से संबंधित एक आनुपातिक गुणांक, अर्थात् उत्सर्जन, पेश किया जाना चाहिए। यह गुणांक इंगित करता है कि किसी वास्तविक वस्तु का तापीय विकिरण किसी ब्लैकबॉडी के थर्मल विकिरण के कितने करीब पहुंचता है, 0 से लेकर 1 से कम तक। विकिरण कानूनों के अनुसार, सामग्री की उत्सर्जन क्षमता ज्ञात होने के बाद किसी भी वस्तु की अवरक्त विकिरण विशेषताओं को निर्धारित किया जा सकता है। उत्सर्जन को प्रभावित करने वाले मुख्य कारकों में सामग्री का प्रकार, सतह का खुरदरापन, भौतिक और रासायनिक संरचना और सामग्री की मोटाई शामिल है।
इन्फ्रारेड विकिरण थर्मामीटर के साथ लक्ष्य तापमान को मापते समय, उपकरण पहले अपने वर्णक्रमीय बैंड के भीतर लक्ष्य की अवरक्त उज्ज्वल मात्रा का पता लगाता है, फिर लक्ष्य तापमान की गणना करता है। एकल-रंग थर्मामीटर के लिए, रीडिंग बैंड के भीतर दीप्तिमान मात्रा के समानुपाती होती है। दो-रंग वाले थर्मामीटर के लिए, रीडिंग दो वर्णक्रमीय बैंड से उज्ज्वल मात्राओं के अनुपात के समानुपाती होती है।
