इन्फ्रारेड थर्मामीटर के कार्य सिद्धांत को गहराई से समझें
इन्फ्रारेड थर्मामीटर में एक ऑप्टिकल सिस्टम, एक फोटोडिटेक्टर, एक सिग्नल एम्पलीफायर, सिग्नल प्रोसेसिंग, डिस्प्ले आउटपुट और अन्य घटक होते हैं। ऑप्टिकल प्रणाली अपने दृश्य क्षेत्र के भीतर लक्ष्य की अवरक्त विकिरण ऊर्जा एकत्र करती है, और दृश्य क्षेत्र का आकार ऑप्टिकल घटकों और थर्मामीटर के उनकी स्थिति द्वारा निर्धारित किया जाता है। इन्फ्रारेड ऊर्जा को फोटोडिटेक्टर पर केंद्रित किया जाता है और संबंधित विद्युत संकेतों में परिवर्तित किया जाता है। सिग्नल प्रोसेसिंग सर्किट द्वारा प्रवर्धित और संसाधित होने के बाद सिग्नल को परीक्षण किए गए लक्ष्य के तापमान मान में परिवर्तित किया जाता है, और उपकरण के आंतरिक उपचार और लक्ष्य उत्सर्जन के एल्गोरिदम के अनुसार सही किया जाता है।
प्रकृति में, शून्य से ऊपर तापमान वाली सभी वस्तुएं आसपास के अंतरिक्ष में लगातार अवरक्त विकिरण ऊर्जा उत्सर्जित कर रही हैं। किसी वस्तु की अवरक्त विकिरण ऊर्जा का आकार और तरंग दैर्ध्य वितरण उसकी सतह के तापमान से निकटता से संबंधित होता है। इसलिए, किसी वस्तु द्वारा उत्सर्जित अवरक्त ऊर्जा को मापकर, उसकी सतह के तापमान को सटीक रूप से मापा जा सकता है, जो कि अवरक्त विकिरण तापमान माप का उद्देश्य आधार है।
ब्लैकबॉडी एक आदर्श रेडिएटर है जो ऊर्जा के किसी भी प्रतिबिंब या संचरण के बिना सभी तरंग दैर्ध्य की विकिरण ऊर्जा को अवशोषित करता है। इसकी सतह उत्सर्जन क्षमता 1 है। हालाँकि, प्रकृति में मौजूद लगभग सभी वास्तविक वस्तुएँ ब्लैकबॉडी नहीं हैं। अवरक्त विकिरण के वितरण कानून को समझने और प्राप्त करने के लिए, सैद्धांतिक अनुसंधान में एक उपयुक्त मॉडल चुनना आवश्यक है, जो प्लैंक द्वारा प्रस्तावित शरीर गुहा विकिरण का मात्राबद्ध थरथरानवाला मॉडल है। यह प्लैंक ब्लैकबॉडी विकिरण के नियम की ओर ले जाता है, जो तरंग दैर्ध्य में व्यक्त ब्लैकबॉडी की वर्णक्रमीय चमक है। यह सभी अवरक्त विकिरण सिद्धांतों का प्रारंभिक बिंदु है, इसलिए ब्लैकबॉडी विकिरण कानून है। सभी वास्तविक वस्तुओं की विकिरण मात्रा न केवल विकिरण की तरंग दैर्ध्य और वस्तु के तापमान पर निर्भर करती है, बल्कि सामग्री के प्रकार, तैयारी विधि, थर्मल प्रक्रिया, सतह की स्थिति और पर्यावरणीय स्थितियों जैसे कारकों पर भी निर्भर करती है जो इसे बनाते हैं। वस्तु। इसलिए, ब्लैकबॉडी विकिरण कानून को सभी व्यावहारिक वस्तुओं पर लागू करने के लिए, भौतिक गुणों और सतह की स्थिति, अर्थात् उत्सर्जन से संबंधित आनुपातिक गुणांक पेश करना आवश्यक है। यह गुणांक वास्तविक वस्तु के थर्मल विकिरण और ब्लैकबॉडी विकिरण के बीच निकटता को दर्शाता है, जिसका मान शून्य और 1 से कम के बीच होता है। विकिरण के नियम के अनुसार, जब तक किसी सामग्री की उत्सर्जन क्षमता ज्ञात होती है, तब तक अवरक्त किसी भी वस्तु की विकिरण विशेषताएँ ज्ञात होती हैं। उत्सर्जन को प्रभावित करने वाले मुख्य कारकों में सामग्री का प्रकार, सतह का खुरदरापन, भौतिक रासायनिक संरचना और सामग्री की मोटाई शामिल हैं।
इन्फ्रारेड विकिरण थर्मामीटर का उपयोग करके किसी लक्ष्य के तापमान को मापते समय, पहला कदम लक्ष्य के अवरक्त विकिरण को उसकी तरंग दैर्ध्य सीमा के भीतर मापना है, और फिर थर्मामीटर मापा लक्ष्य के तापमान की गणना करता है। मोनोक्रोमैटिक थर्मामीटर बैंड के भीतर विकिरण की मात्रा के समानुपाती होता है; दोहरे रंग का थर्मामीटर दोनों बैंडों में विकिरण के अनुपात के समानुपाती होता है।
