इन्फ्रारेड थर्मामीटर के सिद्धांत और संरचना
इन्फ्रारेड थर्मामीटर का तापमान माप सिद्धांत किसी वस्तु (जैसे पिघला हुआ स्टील) द्वारा उत्सर्जित विकिरण ऊर्जा को विद्युत संकेत में परिवर्तित करना है। अवरक्त विकिरण ऊर्जा का परिमाण वस्तु (जैसे पिघला हुआ स्टील) के तापमान से मेल खाता है। परिवर्तित विद्युत संकेत के परिमाण के आधार पर, वस्तु (जैसे पिघला हुआ स्टील) का तापमान निर्धारित किया जा सकता है।
इन्फ्रारेड थर्मामीटर का कार्य सिद्धांत
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 को केंद्रित करती है, और दृश्य क्षेत्र का आकार ऑप्टिकल घटकों और थर्मामीटर के उनकी स्थिति से निर्धारित होता है। इन्फ्रारेड ऊर्जा को फोटोडिटेक्टर पर केंद्रित किया जाता है और संबंधित विद्युत संकेतों में परिवर्तित किया जाता है। सिग्नल को सिग्नल प्रोसेसिंग सर्किट द्वारा प्रवर्धित और संसाधित किया जाता है, और फिर उपकरण की आंतरिक थेरेपी के एल्गोरिदम और लक्ष्य उत्सर्जन के अनुसार कैलिब्रेट किए जाने के बाद मापा लक्ष्य के तापमान मूल्य में परिवर्तित किया जाता है।
प्रकृति में, परम शून्य से ऊपर तापमान वाली सभी वस्तुएं लगातार आसपास के अंतरिक्ष में अवरक्त विकिरण ऊर्जा उत्सर्जित कर रही हैं।
किसी वस्तु की अवरक्त विकिरण ऊर्जा के परिमाण और तरंग दैर्ध्य वितरण का उसके सतह के तापमान से गहरा संबंध होता है। इसलिए, किसी 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 ब्लैकबॉडी एक आदर्श रेडिएटर है जो बिना किसी प्रतिबिंब या ऊर्जा के संचरण के सभी तरंग दैर्ध्य की विकिरण ऊर्जा को अवशोषित करता है, और इसकी सतह उत्सर्जन क्षमता 1 है। हालांकि, प्रकृति में मौजूद वास्तविक वस्तुएं लगभग ब्लैकबॉडी नहीं हैं। अवरक्त विकिरण के वितरण कानून 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 परिमाणित थरथरानवाला मॉडल है, जिसने प्लैंक के ब्लैकबॉडी विकिरण के नियम को प्राप्त किया, अर्थात् तरंग दैर्ध्य में व्यक्त ब्लैकबॉडी विकिरण की वर्णक्रमीय चमक। यह सभी अवरक्त विकिरण सिद्धांतों का प्रारंभिक बिंदु है, इसलिए इसे ब्लैकबॉडी विकिरण नियम कहा जाता है। सभी वास्तविक वस्तुओं का विकिरण स्तर न केवल वस्तु के विकिरण तरंग दैर्ध्य और तापमान पर निर्भर करता है, बल्कि सामग्री के प्रकार, तैयारी विधि, थर्मल प्रक्रिया, सतह की स्थिति और वस्तु को बनाने वाली पर्यावरणीय स्थितियों जैसे कारकों पर भी निर्भर करता है। इसलिए, ब्लैकबॉडी विकिरण कानून को सभी व्यावहारिक वस्तुओं पर लागू करने के लिए, भौतिक गुणों और सतह की स्थिति, अर्थात् उत्सर्जन से संबंधित आनुपातिकता गुणांक पेश किया जाना चाहिए। यह गुणांक उस डिग्री को दर्शाता है जिस तक किसी वास्तविक वस्तु का थर्मल विकिरण ब्लैकबॉडी विकिरण के करीब होता 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 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।
