इन्फ्रारेड थर्मामीटर का कार्य सिद्धांत और प्रणाली संरचना
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 के आकार और तरंग दैर्ध्य के अनुसार उसके वितरण का उसकी सतह के तापमान से बहुत करीबी संबंध होता 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 ब्लैकबॉडी एक आदर्श रेडिएटर है जो सभी तरंग दैर्ध्य की उज्ज्वल ऊर्जा को अवशोषित करता है, इसमें ऊर्जा का कोई प्रतिबिंब या संचरण नहीं होता है, और इसकी सतह पर 1 की उत्सर्जन क्षमता होती है। हालाँकि, प्रकृति में वास्तविक वस्तुएँ लगभग काले शरीर 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, इस प्रकार प्लैंक के काले शरीर विकिरण के नियम को व्युत्पन्न किया गया है, अर्थात, तरंग दैर्ध्य द्वारा व्यक्त काले शरीर की वर्णक्रमीय चमक, जो सभी अवरक्त विकिरण सिद्धांतों का प्रारंभिक बिंदु है, इसलिए यह है कृष्णिका विकिरण का नियम कहा जाता है। सभी वास्तविक वस्तुओं की विकिरण मात्रा न केवल विकिरण तरंग दैर्ध्य और वस्तु के तापमान पर निर्भर करती है, बल्कि वस्तु को बनाने वाली सामग्री के प्रकार, तैयारी विधि, थर्मल प्रक्रिया, सतह की स्थिति और पर्यावरणीय स्थितियों पर भी निर्भर करती 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 इंगित करता है कि वास्तविक वस्तु का थर्मल विकिरण ब्लैक बॉडी 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 ज्ञात है, 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। एक मोनोक्रोमैटिक पाइरोमीटर एक बैंड के भीतर विकिरण की मात्रा के समानुपाती होता है; दो रंगों वाला पाइरोमीटर दो बैंडों में विकिरण की मात्रा के अनुपात के समानुपाती होता है।
