Измерение температуры через стекло

16.11.2010
Вопрос № 380

В вашем ответе 378 сказано, что инфракрасными термометрами и тепловизорами мерять температуру через стекло нельзя, но у термометров есть лазерный прицел. Я же могу прицелиться через стекло на находящееся внутри оборудование, оно в прямой видимости, значит, прибор должен показать мне его температуру. Иначе зачем вообще нужен прицел?

У ИК-термометров действительно часто есть лазерный прицел, но то, что при этом можно проводить измерения температуры через стекло – очень распространенное заблуждение. Лазерный прицел нужен для того, чтобы показать пользователю область, на которую направлен прибор, но сам прибор при этом на красную точку никак не нацеливается и вообще не работает в видимом диапазоне излучения.

Человеческий глаз воспринимает световые лучи в довольно узком диапазоне длин волн, от 0.38 до 0.75 мкм (от 380 до 750 нм – т.е. от фиолетового до красного диапазона спектра). Длина волны, используемая в лазерном прицеле, составляет около 650 нм – это яркий красный цвет, хорошо воспринимаемый глазом на практически любом фоне. Именно по этой причине и лазерные указки делают такого цвета, и многие источники видимого света VFL для поиска дефектов в оптических сегментах (см. ответ 174).

Но при этом сами термометры и тепловизоры проводят измерение в инфракрасном диапазоне, вообще не видимом человеческим глазом. Термометры и тепловизоры принимают и оценивают инфракрасное излучение, которое испускают все нагретые тела. Самим приборам нет никакой необходимости испускать какое-либо излучение, чтобы получать отраженный сигнал, поскольку излучение и так исходит от тел, его надо просто уловить и численно оценить. Какие-то тела испускают больше, какие-то меньше, и таким образом можно с довольно высокой точностью определять температуру.

Стекло, как и некоторые другие материалы, прозрачно в видимом диапазоне, но совершенно непрозрачно для ИК-излучения. На этом принципе основаны все парники и теплицы: солнечное излучение, относящееся к видимому диапазону, проникает через стекло или пленку внутрь парника и нагревает почву. Нагретая почва начинает испускать инфракрасное излучение, но покинуть пределы парника оно не может, поскольку ни стекло, ни пленка его не пропускают – все эти лучи отражаются обратно, во внутреннее пространство парника. В результате в теплице поддерживается температура выше, чем в окружающей среде.

Если вы попытаетесь провести измерение температуры через стекло шкафа, будут происходить подобные же явления. Лазерный луч пройдет через стекло, поскольку в видимом диапазоне температур оно прозрачно. А вот измерение на основе ИК-излучения провести будет нельзя, поскольку стекло непрозрачно для инфракрасных волн, оно не пропустит лучи, исходящие от оборудования внутри шкафа. Вы сможете измерить только температуру самого стекла, точнее, его поверхности, обращенной к вам, с поправкой на то, что стекло может отражать ИК-лучи, исходящие с вашей стороны в его направлении. Только если внутри шкафа уже очень жарко и само стекло нагрелось от конвективных потоков, вы увидите некоторое повышение температуры, но все равно она не будет равна температуре, царящей внутри. И, разумеется, при этом вы не увидите никаких очертаний активного оборудования, все детали температурного распределения будут отсутствовать.

Чтобы проиллюстрировать особенности отражения ИК-лучей стеклом мы сделали два снимка тепловизором – один при открытой дверце аппаратного шкафа, другой при закрытой.

Термограмма шкафа с активным оборудованием при открытой дверце. Видны коммутационные кабели и лицевые пластины оборудования – они холоднее – а на заднем фоне температура выше, поскольку там расположены выпускные отверстия для нагретого воздуха. Цифрами отмечены самая "горячая" и самая "холодная" точки термограммы.

Затем дверца шкафа была закрыта, и с того же ракурса сделан еще один снимок.

Термограмма шкафа с закрытой стеклянной дверцей. Активное оборудование на термограмме не отображается, поскольку стекло не пропускает излучение от него. Зато на снимке отображается автор этих строк :). Любой человек испускает ИК-лучи, и в данном случае они были отражены стеклом шкафа в направлении тепловизора, который и зафиксировал всю картину.

Пожалуйста, всегда учитывайте все описанные эффекты при проведении измерений ИК-термометрами и тепловизорами.

-->

Пожалуйста, оцените представленный материал:

(Голосов: 7, Рейтинг: 5)