Prinsip Kerja dan Aplikasi Termometer Inframerah
Teori Dasar Inframerah
Pada tahun 1672, diketahui bahwa sinar matahari (cahaya putih) tersusun dari cahaya berbagai warna. Pada saat yang sama, Newton membuat kesimpulan bahwa cahaya monokromatik sifatnya lebih sederhana daripada cahaya putih. Gunakan prisma dikroik untuk menguraikan sinar matahari (cahaya putih) menjadi cahaya monokromatik merah, jingga, kuning, hijau, biru, biru, ungu, dll. Pada tahun 1800, fisikawan Inggris FW Huxel menemukan sinar infra merah ketika ia mempelajari berbagai cahaya berwarna dari sudut pandang termal. Ketika dia mempelajari panas dari berbagai warna cahaya, dia dengan sengaja memblokir satu-satunya jendela ruangan gelap dengan pelat gelap, dan membuka lubang persegi panjang di piring, dan prisma pembagi sinar dipasang di lubang itu. Ketika sinar matahari melewati prisma, ia terurai menjadi pita cahaya berwarna, dan termometer digunakan untuk mengukur panas yang terkandung dalam berbagai warna di pita cahaya. Untuk membandingkan dengan suhu sekitar, Huxel menggunakan beberapa termometer yang ditempatkan di dekat pita cahaya berwarna sebagai termometer pembanding untuk mengukur suhu sekitar. Selama percobaan, dia secara tidak sengaja menemukan fenomena aneh: termometer yang diletakkan di luar cahaya kemerahan memiliki nilai lebih tinggi daripada suhu lain di dalam ruangan. Melalui coba-coba, yang disebut zona suhu tinggi dengan panas paling tinggi ini selalu terletak di luar lampu merah di tepi pita lampu Z. Jadi dia mengumumkan bahwa selain cahaya tampak, ada juga "garis panas " tidak terlihat oleh mata manusia dalam radiasi yang dipancarkan oleh matahari. "Garis panas" yang tak terlihat ini terletak di luar lampu merah dan disebut cahaya inframerah. Inframerah adalah sejenis gelombang elektromagnetik, yang memiliki esensi yang sama dengan gelombang radio dan cahaya tampak. Penemuan inframerah merupakan lompatan dalam pemahaman manusia tentang alam, dan telah membuka jalan baru yang luas bagi penelitian, pemanfaatan dan pengembangan teknologi inframerah.
Panjang gelombang sinar infra merah adalah antara 0.76 dan 100 μm. Menurut rentang panjang gelombang, dapat dibagi menjadi empat kategori: inframerah dekat, inframerah pertengahan, inframerah jauh, dan inframerah jauh ekstrim. Posisinya dalam spektrum kontinu gelombang elektromagnetik adalah area antara gelombang radio dan cahaya tampak. . Radiasi inframerah adalah salah satu radiasi elektromagnetik yang paling luas di alam. Ini didasarkan pada fakta bahwa objek apa pun akan menghasilkan gerakan molekul dan atomnya sendiri yang tidak beraturan dalam lingkungan konvensional, dan terus menerus memancarkan energi inframerah termal, molekul, dan atom. Semakin intens gerakannya, semakin besar energi yang dipancarkan, dan sebaliknya, semakin kecil energi yang dipancarkan.
Benda dengan suhu di atas nol akan memancarkan sinar infra merah karena gerak molekulnya sendiri. Setelah sinyal daya yang dipancarkan oleh objek diubah menjadi sinyal listrik oleh detektor inframerah, sinyal keluaran dari perangkat pencitraan dapat sepenuhnya mensimulasikan distribusi spasial dari suhu permukaan objek yang dipindai satu per satu. Setelah diproses oleh sistem elektronik, ditransmisikan ke layar tampilan dan diperoleh Gambar termal yang sesuai dengan distribusi panas pada permukaan objek. Dengan menggunakan metode ini, dimungkinkan untuk mewujudkan pencitraan gambar keadaan termal jarak jauh dan pengukuran suhu target dan menganalisis serta menilai.
Prinsip Pencitraan Termal
Pencitraan termal inframerah menggunakan detektor inframerah, lensa obyektif pencitraan optik, dan sistem pemindaian optik-mekanis (teknologi bidang fokus canggih saat ini menghilangkan sistem pemindaian optik-mekanis) untuk menerima pola distribusi energi radiasi inframerah dari target yang diukur dan memantulkannya ke sensor fotosensitif dari detektor inframerah. Pada elemen, antara sistem optik dan detektor inframerah, ada mekanisme pemindaian optik-mekanis (pencitraan termal bidang fokus tidak memiliki mekanisme ini) untuk memindai gambar termal inframerah dari objek yang diukur dan fokus pada unit atau objek. detektor spektroskopi. Energi radiasi inframerah diubah menjadi sinyal listrik oleh detektor, dan gambar termal inframerah ditampilkan di layar TV atau monitor setelah pemrosesan amplifikasi, konversi, atau sinyal video standar. Gambar termal semacam ini sesuai dengan bidang distribusi termal pada permukaan objek; itu pada dasarnya adalah distribusi gambar termal dari radiasi infra merah dari setiap bagian dari objek target yang diukur. Karena sinyalnya sangat lemah, dibandingkan dengan gambar cahaya tampak, ia tidak memiliki lapisan dan tiga dimensi. Oleh karena itu, untuk menilai bidang distribusi panas inframerah dari target yang diukur secara lebih efektif selama operasi aktual, beberapa tindakan tambahan sering digunakan untuk meningkatkan fungsi praktis instrumen, seperti kecerahan gambar, kontrol kontras, koreksi standar nyata, salah rendering warna dan teknologi lainnya
Pengembangan kamera pencitraan termal
Pada tahun 1800, fisikawan Inggris FW Huxel menemukan inframerah, yang membuka jalan lebar bagi manusia untuk menerapkan teknologi inframerah. Dalam Perang Dunia I, Jerman menggunakan tabung pengubah gambar inframerah sebagai perangkat konversi fotolistrik untuk mengembangkan perangkat penglihatan malam aktif dan peralatan komunikasi inframerah, yang meletakkan dasar bagi pengembangan teknologi inframerah.
Setelah Perang Dunia Kedua, perangkat pencitraan inframerah generasi pertama untuk bidang militer dikembangkan oleh Texas Instruments Corporation Amerika Serikat setelah hampir satu tahun eksplorasi. Ini disebut Infrared Finding System (FLIR), yang menggunakan sistem mekanis optik untuk memindai radiasi infra merah dari target yang diukur. Detektor foton menerima tanda-tanda radiasi infra merah dua dimensi, dan setelah konversi fotolistrik dan serangkaian pemrosesan instrumen, sinyal gambar video terbentuk. Bentuk asli dari sistem ini adalah perekam distribusi temperatur otomatis non-real-time. Belakangan, dengan pengembangan detektor foton merkuri indium antimonida dan germanium-doped pada tahun 1950-an, pemindaian berkecepatan tinggi dan tampilan real-time dari gambar termal target mulai muncul. sistem.
