इन्फ्रारेड थर्मामीटर के संचालन का सिद्धांत
इन्फ्रारेड थर्मामीटर ऑप्टिकल सिस्टम, फोटोडिटेक्टर, सिग्नल एम्पलीफायर, सिग्नल प्रोसेसिंग, डिस्प्ले आउटपुट और अन्य भागों से बना होता है। ऑप्टिकल सिस्टम अपने दृश्य क्षेत्र के भीतर लक्ष्य अवरक्त विकिरण ऊर्जा को इकट्ठा करता है। दृश्य क्षेत्र का आकार थर्मामीटर के ऑप्टिकल भागों और उनकी स्थिति से निर्धारित होता है। अवरक्त ऊर्जा को फोटोडिटेक्टर पर केंद्रित किया जाता है और एक संबंधित विद्युत संकेत में परिवर्तित किया जाता है। संकेत एम्पलीफायर और सिग्नल प्रोसेसिंग सर्किट से गुजरता है, और उपकरण के आंतरिक उपचार एल्गोरिदम और लक्ष्य उत्सर्जन के अनुसार सुधार के बाद मापा लक्ष्य के तापमान मूल्य में परिवर्तित हो जाता है।
प्रकृति में, शून्य से ऊपर के तापमान वाली सभी वस्तुएं लगातार आस-पास के स्थान में अवरक्त विकिरण ऊर्जा उत्सर्जित कर रही हैं। किसी वस्तु की अवरक्त विकिरण ऊर्जा की मात्रा और तरंगदैर्घ्य द्वारा उसका वितरण उसके सतही तापमान से निकटता से संबंधित है। इसलिए, वस्तु द्वारा स्वयं विकीर्ण की गई अवरक्त ऊर्जा को मापकर, उसके सतही तापमान को सटीक रूप से मापा जा सकता है। यह वह वस्तुनिष्ठ आधार है जिस पर अवरक्त विकिरण तापमान माप आधारित है।
एक ब्लैक बॉडी एक आदर्श रेडिएटर है जो ऊर्जा प्रतिबिंब या संचरण के बिना सभी तरंग दैर्ध्य की विकिरण ऊर्जा को अवशोषित करता है, और इसकी सतह उत्सर्जन क्षमता 1 है। हालांकि, प्रकृति में मौजूद लगभग सभी वास्तविक वस्तुएं ब्लैक बॉडी नहीं हैं। अवरक्त विकिरण के वितरण नियमों को स्पष्ट करने और प्राप्त करने के लिए, सैद्धांतिक अनुसंधान में एक उपयुक्त मॉडल का चयन किया जाना चाहिए। यह प्लैंक द्वारा प्रस्तावित शरीर गुहा विकिरण का क्वांटाइज्ड ऑसिलेटर मॉडल है। ब्लैक बॉडी रेडिएशन के प्लैंक के नियम को व्युत्पन्न किया गया था, अर्थात, तरंग दैर्ध्य में व्यक्त ब्लैक बॉडी स्पेक्ट्रल रेडिएशन। यह सभी अवरक्त विकिरण सिद्धांतों का प्रारंभिक बिंदु है, इसलिए इसे ब्लैक बॉडी रेडिएशन कानून कहा जाता है। सभी वास्तविक वस्तुओं की विकिरण मात्रा न केवल विकिरण तरंग दैर्ध्य और वस्तु के तापमान पर निर्भर करती है, बल्कि सामग्री के प्रकार, तैयारी विधि, थर्मल प्रक्रिया, सतह की स्थिति और वस्तु की पर्यावरणीय स्थितियों जैसे कारकों पर भी निर्भर करती है। इसलिए, ब्लैक बॉडी रेडिएशन कानून को सभी वास्तविक वस्तुओं पर लागू करने के लिए, सामग्री के गुणों और सतह की स्थिति से संबंधित एक आनुपातिक गुणांक पेश किया जाना चाहिए, अर्थात उत्सर्जन क्षमता। यह गुणांक दर्शाता है कि किसी वास्तविक वस्तु का ऊष्मीय विकिरण ब्लैकबॉडी विकिरण के कितने करीब है और इसका मान शून्य से 1 से कम के बीच होता है। विकिरण कानून के अनुसार, जब तक सामग्री की उत्सर्जन क्षमता ज्ञात है, तब तक किसी भी वस्तु की अवरक्त विकिरण विशेषताओं को जाना जा सकता है। उत्सर्जन क्षमता को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक हैं: सामग्री का प्रकार, सतह खुरदरापन, भौतिक और रासायनिक संरचना, और सामग्री की मोटाई।
किसी लक्ष्य का तापमान मापने के लिए इन्फ्रारेड रेडिएशन थर्मामीटर का उपयोग करते समय, सबसे पहले लक्ष्य के बैंड रेंज के भीतर इन्फ्रारेड रेडिएशन की मात्रा को मापा जाना चाहिए, और फिर मापे गए लक्ष्य के तापमान की गणना थर्मामीटर द्वारा की जाती है। एकल-रंग थर्मामीटर बैंड के भीतर विकिरण की मात्रा के समानुपातिक होता है; दो-रंग थर्मामीटर दो बैंड में विकिरण की मात्रा के अनुपात के समानुपातिक होता है।
