Сочинение на тему Физика термографии и ее виды

Инфракрасная термография – это метод бесконтактной визуализации для визуализации инфракрасного излучения. ИК излучение, излучаемое объектом, имеет различную интенсивность в зависимости от температуры его поверхности. Детектор ИК-камеры распознает ИК-излучение и в электронном виде отображает визуальное изображение температуры – тепловое изображение или термограмму.

Поскольку инфракрасное излучение испускается всеми объектами с температурой выше абсолютного нуля в соответствии с законом излучения черного тела, термография позволяет видеть окружающую среду с видимым освещением или без него. Количество излучения, испускаемого объектом, увеличивается с температурой; Таким образом, термография позволяет увидеть изменения температуры. При просмотре через тепловизионную камеру теплые объекты хорошо выделяются на холодном фоне.

Существует три типа термографии: жидкокристаллическая термография (LCT), инфракрасная термография (IRT) и микроволновая термография (MWT). Неинвазивные характеристики и характеристики высокого разрешения термографических систем делают их ценными диагностическими и терапевтическими средствами.

До 1800 года существование инфракрасной части электромагнитного спектра даже не подозревалось. Первоначальное значение инфракрасного спектра как формы теплового излучения сегодня, возможно, менее очевидно, чем это было во время его открытия в 1800 году сэром Уильямом Гершелем во время его поиска нового оптического материала.

 
• Сэр Уильям Гершель (1738-1822), королевский астроном короля Англии Георга III – и уже известный своим открытием планеты Уран – искал материал для оптических фильтров, чтобы уменьшить яркость изображения Солнца в телескопах во время солнечные наблюдения. Когда почерневший термометр медленно перемещался по цветам спектра, показания температуры показывали постоянный рост от фиолетового конца к красному концу.

 

• Итальянский исследователь Ландриани в аналогичном эксперименте 1777 года наблюдал почти такой же эффект. Однако именно Гершель был первым, кто осознал, что должна быть точка, в которой нагревательный эффект достигает максимума, и что измерения, ограниченные видимой частью спектра, не смогли определить эту точку.

 

• Когда Гершель открыл свое открытие, он назвал эту новую часть электромагнитного спектра «термометрическим спектром». Само излучение он иногда называл «темным жаром» или просто «невидимыми лучами». «Однако не Гершель создал термин« инфракрасный ». Слово стало появляться в печати только спустя 75 лет, и до сих пор неясно, кто его произвел.

 

• В конце 1950-х и 1960-х годах Texas Instruments, Hughes Aircraft и Honeywell разработали одноэлементные детекторы, которые сканировали сцены и создавали линейные изображения. У военных была блокировка технологии, потому что она была дорогой и имела чувствительные военные применения. Эти основные детекторы привели к развитию современных тепловизоров.

 

• Пироэлектрическая трубка из видикона была разработана в 1970-х годах компаниями Philips и EEV и стала ядром продукта, впервые использованного Королевским военно-морским флотом для борьбы с огнем на борту.

 

• В 1978 году научно-исследовательская группа Raytheon, входившая в состав Texas Instruments, запатентовала ферроэлектрические инфракрасные детекторы, в которых использовался титанат стронция бария, или BST, который является материалом, покрывающим датчик тепловизора.

 

• Raytheon впервые продемонстрировал эту технологию военным в 1979 году.

 

• В конце 1980-х годов федеральное правительство заключило контракты на разработку массива высокой плотности или HIDAD с Raytheon и Honeywell на разработку технологии тепловидения для практического применения в военных целях. Raytheon продолжил коммерциализацию технологии BST.

 

• Компания Honeywell разработала технологию микроболометра на основе оксида ванадия (VOx). Позднее федеральные программы, такие как LOCUSP (недорогая неохлаждаемая сенсорная программа), предоставили финансирование обеим компаниям для разработки своих технологий тепловидения в системах оборудования, включая прицелы для винтовок и зрителей водителей.

 

• После войны в Персидском заливе 1991 года объемы производства увеличились, а затраты сократились, поэтому использование тепловизионных изображений было введено в муниципальные противопожарные службы.

 

• В конце 2004 года коммерческое инфракрасное подразделение Raytheon было продано L-3 Communications. Между тем, микроболометр Honeywell был награжден патентом в 1994 году. Boeing, Lockheed-Martin (который продал свой инфракрасный бизнес British Aerospace или BAE) и другие лицензированные технологии VOx от Honeywell разработали инфракрасные детекторы для военных применений.

 

• Тепловизоры на основе технологий BST и микроболометров теперь доступны для невоенных применений. Фактически, тепловизионная техника была расширена для использования в правоохранительных органах, коммерческих и промышленных приложениях, безопасности, на транспорте и во многих других отраслях. Компания Bullard представила свой первый тепловизор, специально разработанный для пожаротушения в 1998 году.

 

• Американское общество по неразрушающему контролю разработало и утвердило стандарты преподавания тепловизионных курсов в 1992 году. Эти классы называются Уровнем I, II и III. К началу 2000-х годов цены на инфракрасные камеры продолжали падать, а камеры становились все меньше, поэтому начали всерьез появляться новые области применения в строительной отрасли. К 2006 году тепловизоры с использованием инфракрасных камер, проводимых инспекторами и подрядчиками, стали более распространенными.

 

• В 2008 году Международная ассоциация сертифицированных домашних инспекторов – InterNACHI – разработала свою программу Infrared-Certified®, чтобы научить домашних инспекторов использовать инфракрасные камеры в широком спектре приложений для инспекции зданий. С тех пор InterNACHI является ведущей ассоциацией домашних инспекторов, которая продвигает и обучает своих членов эффективному использованию тепловизионных изображений.

Физика термографии

Инфракрасный луч – это разновидность электромагнитной волны, частота которой выше радиочастоты и ниже частоты видимого света. Инфракрасная область электромагнитного спектра обычно принимается за 0,77 и 100 мкм, для удобства ее часто разделяют на ближний инфракрасный (от 0,77 до 1,5 мкм), средний инфракрасный (от 1,5 до 6 мкм) и дальний инфракрасный (60-40 мкм) и дальний инфракрасный (От 40 до 100 мкм)

Инфракрасные лучи спонтанно излучаются всеми объектами, имеющими температуру выше абсолютного нуля (-459.67. Закон излучения черного тела – это действующий принцип, который работает в термографии. Черное тело – это идеализированное физическое тело, которое поглощает все падающее электромагнитное излучение. с этой идеальной поглощающей способностью на всех длинах волн, черное тело также является наилучшим из возможных излучателей теплового излучения, которое излучает накаливанием в характерном непрерывном спектре, который зависит от температуры тела.

Тепловые изображения, или термограммы, фактически являются визуальными отображениями количества инфракрасной энергии, излучаемой, передаваемой и отражаемой объектом. Поскольку существует множество источников инфракрасной энергии, с помощью этого метода трудно получить точную температуру объекта. Тепловизионная камера способна выполнять алгоритмы для интерпретации этих данных и построения изображения. Хотя изображение показывает зрителю приблизительное значение температуры, при которой работает объект, камера фактически использует несколько источников данных на основе областей, окружающих объект, для определения этого значения, а не для определения фактической температуры.

Общая энергия ‘W, излучаемая объектом, и его температура связаны формулой Стефана Больцмана, W =, где W = плотность лучистого потока, постоянная Стефана Больцмана = 5.64 * 10-2 T = абсолютная температура

На основании интенсивности инфракрасного излучения он определяет температуру поверхности объекта и делает ее видимой для человеческого глаза с помощью теплового изображения. Тепловое изображение позволяет нам определять температуру объекта или, по крайней мере, точно определять его температуру относительно окружающей среды.

Это явление может стать более понятным при рассмотрении формулы:

Мощность падающего излучения = Мощность излучаемого излучения + Мощность излучаемого излучения + Мощность отраженного излучения;

Где, Incident Radiant Power – это профиль лучистой мощности при просмотре через тепловизионную камеру. Излучаемая лучистая мощность, как правило, предназначена для измерения; Излучаемая мощность излучения – это мощность излучения, которая проходит через объект от удаленного источника тепла; Отраженная мощность излучения – это количество мощности излучения, которая отражается от поверхности объекта от удаленного источника тепла.

Это явление встречается везде и всегда. Этот процесс известен как Радиантный теплообмен, так как Радиантная мощность × Время равна Радиантной энергии. Однако в случае инфракрасной термографии вышеприведенное уравнение используется для описания мощности излучения в полосе пропускания спектральной длины волны используемой тепловизионной камеры. Требования к лучистому теплообмену, описанные в уравнении, применяются одинаково на каждой длине волны электромагнитного спектра.

Типы термографии