Non-Contact Temperature Measurement : 비접촉 온도 측정
접촉식 온도 측정에서는 측정 대상과 검출기 사이에 열적 평형이 성립하여 검출기가 대상의 온도를 취득해 전기 신호로 변환할 수 있는 반면, 비접촉식 온도 측정에서는 측정 대상의 열복사를 원거리에서 평가합니다. 모든 물체는 온도와 방사율에 따라 전자기 복사를 방출합니다. 플랑크의 복사 법칙은 대상의 온도와 방출된 스펙트럼별 단위 복사 에너지 사이의 관계를 매우 정밀하게 서술하므로, 검출된 열복사를 역으로 평가하여 측정 대상의 표면 온도를 높은 정확도로 추정할 수 있습니다.
방출된 복사는 광학계를 통해 스펙트럼 필터를 거쳐 적외선 검출기에 집광됩니다. 스펙트럼 필터는 일반적으로 대기 창에 스펙트럼적으로 속하는 복사 부분을 선택합니다. 사용된 기술에 따라 적외선 검출기는 복사를 광전류나 열전압으로 변환합니다. 이 신호는 전자적으로 증폭되어 검출기에서의 원래 복사 에너지에 비례하는 디지털 신호로 변환됩니다. 이 신호는 설정된 방사율(emissivity), 배경 복사, 주변 온도의 영향 등을 계산하여 디지털로 처리됩니다. 시간 평균화나 피크 홀드, 밸리 홀드와 같은 보다 정교한 방법과 같은 추가 처리 단계가 온도 표시를 최적화하기 위해 추가될 수 있습니다.
0℃에서 100℃ 범위의 온도에 대해 1 K의 정확도 명세는 일반적입니다.
While thermal equilibrium is established between the measurement object and the detector during contact temperature measurement, allowing the detector to assume the object’s temperature and convert it into an electrical signal, the thermal radiation of the measurement object is evaluated from a distance during non-contact temperature measurement. Every body emits electromagnetic radiation depending on its temperature and emissivity. Planck’s law of radiation is used to formulate the relationship between the object’s temperature and the emitted spectral specific radiant power so precisely that the surface temperature of the measured object can be deduced with high accuracy from the evaluation of the detected thermal radiation in reverse order.
The emitted radiation is focused with optics through a spectral filter onto an infrared detector. The spectral filter generally selects the portion of the radiation that is spectrally within an atmospheric window. Depending on the technology used, the infrared detector converts the radiation into a photocurrent or a thermoelectric voltage. This signal is electronically amplified and converted into a digital signal that is directly proportional to the original radiant power at the detector. This signal is then digitally processed by calculating a set emissivity, background radiation, or the influence of the ambient temperature. Further processing steps, such as time averaging or more sophisticated methods like peak hold or valley hold, can be added to optimize the temperature indication.
An accuracy specification of 1 K for temperatures in the range from 0 to 100 °C is common.