Ce este radiația infraroșie? Am aflat că razele de căldură au fost descoperite de Herschel în 1800. Pentru a înțelege natura radiației termice (infraroșii) și a interacțiunii acesteia cu obiectele din jur, va trebui să mergem puțin mai adânc în teorie. Să începem cu definiția.
Radiația infraroșie - este radiația electromagnetică care ocupă o regiune spectrală între capătul roșu al luminii vizibile (de la X = 0,74 microni), unde radio și frecvență (la X = 1 mm).
Radiațiile electromagnetice cu o gamă largă de lungimi de undă ne înconjoară pretutindeni și permanent. Lumina vizibilă este, de asemenea, undă electromagnetică care simte ochiul uman în termeni de intensitate și compoziție spectrală (culoare). Pentru percepția tuturor celorlalte unde electromagnetice, avem nevoie de mijloace tehnice. Cu ajutorul lor ascultați radioul, vizionați televizorul, efectuați raze X. Și numai radiațiile infraroșii din obiecte încălzite pot fi percepute de pielea umană ca o senzație de căldură. Prin urmare, radiația infraroșie este uneori numită "radiație termică".
Cel mai puternic radiator infraroșu, desigur, este Soarele. Aproximativ 50% din radiația solară se află în regiunea infraroșie. O proporție semnificativă (de la 70 la 80%) a energiei radiației de la lămpile incandescente cu un filament de tungsten se află în spectrul infraroșu.
Radiația infraroșie este împărțită în intervale condiționale. Numele și limitele acestor intervale sunt legate de dispozitivele și sarcinile tehnice pe care le rezolvă. Prin urmare, puteți găsi mai multe variante de divizare. Voi da cele mai comune în domeniul controlului termic imagistic:
- lângă infraroșu (NIR): λ = 0,74 - 1,4 μm;
- Regiune cu undă mică (val scurt, SW): λ = 1,4 - 3 μm;
- Mid-wave region (Mid wave, MW): λ = 3 - 5 μm;
- regiunea cu undă lungă (Lung lung, LW): λ = 8 - 14 μm;
- Departe de infraroșu, FIR: λ = 14 - 1000 μm.
NIR variază și SW, uneori numite «reflectate în infraroșu», pentru că în aceste intervale la temperaturi obișnuite nu înregistrează propria sa, ci numai reflectat de radiații IR obiect. Principalele lucrări în domeniul imaginilor termice MW și LW sunt uneori denumite "infraroșu termic", deoarece înregistrează propriile radiații termice ale obiectelor asociate temperaturii lor.
Limitele acestor intervale de lucru termice de lucru sunt determinate de ferestrele transparenței atmosferei. Faptul este că trecerea prin atmosfera pământului, radiația infraroșie este slăbită prin împrăștiere și absorbție. Azotul și oxigenul aerului slăbesc radiația ict ca rezultat al împrăștierii, care este mult mai puțin decât pentru lumina vizibilă. În special, puternic absorbi radiația IR a unei perechi de apă și dioxid de carbon. Pentru atenuarea suplimentară a radiației infraroșii în atmosfera prezenței particulelor în suspensie de fum, praf, picăturile de apă fine (ceață, ceață) și precipitații (zăpadă, ploaie).
Energia radiantă provine din energia altor specii ca rezultat al proceselor complexe moleculare și intra-atomice. Natura tuturor raselor este aceeași, ele sunt unde electromagnetice care se propagă în spațiu. Sursa radiației termice este energia internă a corpului încălzit, cantitatea de energie radiantă depinde în principal de proprietățile fizice și de temperatura corpului radiant. Astfel, toate corpurile a căror temperatură diferă de zero absolută emit continuu energie. În acest caz, lungimile de undă emise de organism depind de temperatură: cu cât temperatura este mai mare, cu atât lungimea de undă este mai mică și intensitatea radiației este mai mare.
La temperaturi sub 500 ° C, radiația corpului este aproape în întregime localizată în regiunea infraroșie, un astfel de corp poate fi văzut de ochi numai sub iluminare, el însuși nu strălucește. Cu o creștere a temperaturii, spectrul de radiații se deplasează în regiunea vizibilă (fracțiunea de radiație în regiunea vizibilă crește) și corpul începe să se lumineze. În primul rând, roșu închis, apoi roșu, galben, chiar la temperaturi foarte ridicate, pare alb (culoarea incandescenței). În acest caz, atât energia totală a radiației cât și energia radiației infraroșii cresc.
- Formula lui Planck (distribuția energiei radiației termice de-a lungul lungimii de undă în funcție de temperatură)
- legea lui Stefan-Boltzmann (dependența puterii de radiație a unui corp de temperatura acestuia),
- legea deplasării Vinului (lungimea de undă la care se produce maximul de radiație la o anumită temperatură).
Legătura dintre puterea radiației infraroșii și temperatura de suprafață este utilizată pentru măsurarea fără contact a temperaturii în pirometrele cu infraroșu și imaginile termice.
Deși radiația infraroșu respectă legile optice și are aceeași natură ca și lumina vizibilă, interacțiunea radiației IR cu obiectele are propriile caracteristici. Acest lucru se datorează faptului că proprietățile optice ale substanțelor (opacitate, reflectanta, indice de refracție) din regiunea în infraroșu a spectrului este în general destul de diferit de proprietățile optice în regiunea vizibilă.
Multe substanțe care sunt transparente în regiunea vizibilă se dovedesc a fi opace în regiunile infraroșii și invers. De exemplu, un strat mic de apă este opac pentru radiația IR. Plăcile germaniu și siliciu, opac în regiunea vizibilă, sunt transparente (lentile lenticulare termice realizate din aceste materiale) în infraroșu. Hârtia neagră este transparentă în regiunea infraroșie îndepărtată. În gama de operare a imaginilor termice cu undă lungă, geamurile sunt opace, iar polietilena este semi-transparentă.
Coeficientul de radiație (și reflexia asociată cu acesta) reprezintă cea mai importantă caracteristică a suprafeței unui obiect în controlul infraroșu și, de asemenea, diferă semnificativ de caracteristicile din domeniul vizibil. Pentru majoritatea metalelor din regiunea IR, reflexia este mult mai mare decât pentru lumina vizibilă. În funcție de starea suprafeței, coeficientul de reflexie poate atinge 98%. În această secțiune, veți găsi un articol separat privind măsurătorile practice și importanța emisivității în măsurătorile termice.
Măsurarea temperaturii obiectelor cu emisivitate scăzută (grad ridicat de reflexie) este problematică, deoarece apelurile efectuate din ele împărtășesc radiațiile infraroșii proprii este mică (adică aceasta temperatură de suprafață calculată), iar proporția de reflexie mare a obiectelor din jur.
Materiale folosite: TSB; Wikipedia; Planck M. "Teoria radiației termice"; Leconte J. "Radiație infraroșie"; Deribera M. "Aplicații practice ale razelor infraroșii"; Kozelkin V. V. Usoltsev IF "Bazele tehnologiei infraroșii", Gosorg G. "Termografie infraroșie".
Trimiteți-le prietenilor: