Что такое инфракрасное измерение температуры?

Вместе с временем температура является наиболее часто измеряемой физической величиной. Инфракрасные приборы измерения температуры определяют по испускаемому измеряемым объектом инфракрасному излучению с помощью законов излучения Планка и Больцмана его температуру без прикосновения к нему. Как же именно работает принцип бесконтактного измерения температуры и, следовательно, пирометр или инфракрасный термометр?

Так работает инфракрасное измерение температуры

Если объект имеет температуру выше абсолютной нулевой точки 0 K (–273,15 °C), то он испускает пропорциональное своей собственной температуре электромагнитное излучение. Часть посланного излучения представляет собой инфракрасное излучение, которое применяется для бесконтактного измерения температуры. Испускаемое объектом инфракрасное излучение проходит сквозь атмосферу и может с помощью линзы или входной оптики фокусироваться на элемент детектора. Вследствие попадания излучения элемент детектора создаёт пропорциональный ему электрический сигнал. Преобразование сигнала в пропорциональную температуре объекта выходную величину осуществляется посредством усиления сигнала и последующей цифровой обработки. Измеряемая величина может отображаться на дисплее или выдаваться в качестве сигнала.

Коэффициент излучения

Коэффициент излучения ε (эпсилон) имеет основное значение при измерении температуры с использованием излучения. Коэффициент излучения указывает на соотношение между реальной величиной излучения какого-нибудь тела и величиной излучения чёрного излучателя при одинаковой температуре. Для чёрного излучателя это соотношение составляет максимум 1. В реальности едва ли тело соответствует идеалу чёрного излучателя. На практике для калибрования датчиков используются поверхности излучателя, которые в требуемом диапазоне длин волн достигают коэффициенты излучения до 0,99.

Многие измеряемые поверхности имеют постоянный коэффициент излучения выше длин волн, но испускают по сравнению с чёрными телами меньше излучения. Они называются серыми излучателями. Объекты, чьи коэффициенты излучения среди прочего зависят от коэффициента излучения и длины волны, например, металлы, называются селективными излучателями. Недостающая доля излучения в обоих случаях компенсируется указанием коэффициента излучения. В отношении селективных излучателей следует всё же обращать внимание на то, в каком диапазоне длин волн проводится измерение (для металлов, например, с максимально короткой длиной волны).

Принцип работы пирометров

Пирометр или инфракрасный датчик помимо излучения, испускаемого с поверхности объекта, принимает ещё и отражающее излучение из окружающего пространства и при определённых условиях пропускаемое сквозь тело инфракрасное излучение. 

Станьте экспертом инфракрасного измерения температуры

Фирма Optris GmbH регулярно проводит бесплатные практические семинары по инфракрасному излучению в различных городах. Зарегистрируйтесь прямо сейчас и узнайте больше о бесконтактной технологии измерения температуры и принципах работы инфракрасных термометров и тепловизоров.

Обратите также внимание на наши специальные статьи. Здесь вы сможете найти помимо статей по конкретным случаям применения и другие статьи по принципам работы наших изделий, например, статью «Как работает тепловизор?»