Тепловизоры
Тепловидение – это направление в технических измерениях, изу- чающее физические основы, методы и приборы, обеспечивающие возмож- ность наблюдения слабонагретых объектов. Приборы, работающие в этом направлении называются тепловизорами (термографами). Тепловизоры от- носятся к оптико-электронным приборам пассивного типа, работающие в инфракрасном диапазоне спектра излучения. Диапазон инфракрасного излучения делится на несколько поддиапа- зонов (табл.2.5). Таблица 2.5
Принцип их действия основан на преобразовании инфракрасного из- лучения в электрический сигнал, который подвергается усилению и авто- матической обработке, а затем преобразуется в видимое изображение теп- лового поля объекта (термограмму) для его визуальной и количественной оценки. Общий принцип устройства тепловизора представлен на рис.2.33.
1 2 3 4 5 Рис. 2.33. Структурная схема тепловизора: 1 – линза; 2 – фотоприемник; 3 – электронный усилитель; 4 - микро- процессор; 5 – блок отображения информации
Инфракрасное излучение концентрируется системой специальных линз 1 и попадает на фотоприемник 2, который избирательно чувствителен к определенной длине волны инфракрасного спектра. Попадаемое на него излучение приводит к изменению электрических свойств фотоприемника, регистрируется и усиливается электронным усилителем 3. Полученный сигнал подвергается цифровой обработке в микропроцессорном блоке 4 и это значение передается на блок отображения информации 5, представ- ляющий собой экран жидкокристаллического дисплея. Блок отображения информации имеет цветовую палитру, в которой каждому значению сигна- ла присваивается определенный цвет. После этого на экране монитора по- является точка, цвет которой соответствует численному значению инфра- красного излучения, которое попало на фотоприемник. Сканирующая сис- тема (зеркала или полупроводниковая матрица) проводит последователь- ный обход всех точек в пределах поля видимости прибора, в результате получается видимая картина инфракрасного излучения объекта. Чувстви- тельность детектора к тепловому излучению тем выше, чем ниже его соб- ственная температура, поэтому его помещают в специальное термостати- рующее холодильное устройство. Один из способов охлаждения осущест- вляется посредством элементов Пельтье (полупроводники, дающие пере- пад температур (тепловой насос) при пропускании через них тока). Таким образом, на экране тепловизора видны значения мощности инфракрасного излучения в каждой точке поля зрения тепловизора, ото- браженные согласно заданной цветовой палитре (черно-белой или цвет- ной). Высокая чувствительность тепловизоров реализуется благодаря на- личию высокочувствительных полупроводниковых приемников излучения из антимонида индия InSb, ртуть-кадмий-теллура Hg-Cd-Te и др. Контрольные вопросы 1. Дайте определение понятию «температура». 2. Перечислите основные виды температурных шкал. 3. Что такое реперная точка? 4. Приведите классификацию средств измерения температуры. 5. В чем состоит принцип действия жидкостных термометров? 6. Чем отличаются биметаллические термометры от дилатометри- ческих? 7. Укажите основные конструктивные части манометрических тер- мометров? 8. Укажите типы манометрических термометров. 9. У какого типа манометрических термометров самая большая инерционность и почему? 10. Укажите зависимость, по которой изменяется давление в газовом манометрическом термометре от температуры. 11. Дайте определение понятию «термоэлектрический эффект». 12. Поясните принцип действия термопары. 13. Укажите основное уравнение термопары. 14. Что такое холодный и горячий спай термопары? 15. Докажите, что включение третьего проводника в цепь термопары не влияет на результат измерений. 16. Как подбираются компенсационные термоэлектродные провода для термопары? 17. Укажите способы для введения поправки на температуру свобод- ных концов термопары. 18. Назовите основные термоэлектродные материалы и типы термо- пар. 19. У какого из типов термопар градуировочная характеристика близка к линейной? 20. Поясните конструкцию стандартной термопары. 21. Что такое термопарный кабель? 22. Укажите основные источники погрешности при измерении тем- пературы с помощью термопар. 23. Поясните конструкцию милливольтметра? 24. От каких величин зависит угол поворота рамки милливольтмет- ра? 25. Укажите основные типы потенциометров. 26. Поясните принцип действия потенциометра постоянного тока. 27. Что такое реохорд? 28. Для чего применяют нормирующие преобразователи? 29. Поясните принцип действия термометра сопротивления. 30. Назовите основные материалы для изготовления термометров со- противления. 31. Поясните конструкцию термометра сопротивления. 32. Какой из термометров сопротивления имеет наибольший диапа- зон измерения? 33. Какие вторичные приборы могут работать в комплекте с термо- метром сопротивления? 34. Поясните принцип действия логометра. 35. Почему показания логометра не зависят от колебаний напряже- ния источника питания? 36. Поясните принцип действия уравновешенного моста. 37. В чем состоит преимущество трехпроводной схемы подключения термометра сопротивления относительно двухпроводной. 38. Перечислите бесконтактные методы измерения температуры. 39. Назовите преимущества бесконтактных методов измерения тем- пературы. 40. Какие виды излучений испускает нагретое тело? 41. Какой из типов пирометров измеряет яркостную температуру те- ла? 42. Поясните принцип действия квазимонохроматического пиромет- ра. 43. Укажите основные преимущества цветовых пирометров. 44. Поясните принцип действия пирометра спектрального отноше- ния. 45. Что такое радиационная температура? 46. Поясните принцип действия пирометра полного излучения. 47. Что такое тепловизоры? 48. Поясните принцип действия тепловизора.
|
