25 جولای 2024 -توسط لوری فیکمن، دانشگاه هیوستون-اعتبار: دانشگاه هیوستون
یک روش جدید برای اندازه‌گیری طیف پیوسته نور، که در آزمایشگاه جیمینگ بائو، استاد مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه هیوستون توسعه یافته است، برای بهبود تصویربرداری حرارتی و ترموگرافی مادون قرمز، تکنیک‌های مورد استفاده برای اندازه‌گیری و تجسم توزیع دما بدون تماس مستقیم با سوژه در حال عکاسی.
از آنجایی که دوربین‌های حرارتی و دماسنج‌های مادون قرمز بسیار حساس هستند، دما را با دقت از راه دور اندازه‌گیری می‌کنند و آنها را به ابزاری همه‌کاره و ارزشمند در بسیاری از زمینه‌ها از نظامی تا تشخیص پزشکی تبدیل می‌کند. آنها تشعشعات مادون قرمز را که برای چشم انسان نامرئی است، شناسایی کرده و آن را به تصاویر قابل مشاهده تبدیل می کنند. رنگ های مختلف روی تصویر نشان دهنده دماهای متفاوت است و به کاربران امکان می دهد الگوهای گرما و تفاوت ها را ببینند.
برنامه های کاربردی عبارتند از:
تشخیص پزشکی: شناسایی التهاب و جریان خون ضعیف
بازرسی ساختمان: تشخیص اتلاف حرارت، مسائل عایق و نشت آب
نظامی، امنیتی و نظارتی: مشاهده افراد یا حیوانات در شرایط دید کم
بازرسی های مکانیکی: پیدا کردن ماشین آلات گرمایش بیش از حد یا خطاهای الکتریکی
هر دو تکنیک بر اصل تابش جسم سیاه – یک تابشگر کامل نظری – تکیه دارند که در آن اجسام بر اساس دمای خود تابش مادون قرمز ساطع می کنند. با گرفتن این تشعشع، ابزارها بینش ارزشمندی را در مورد خواص حرارتی و رفتار اشیاء و محیط های مختلف ارائه می دهند.
دوربین‌های حرارتی و دماسنج‌های مادون قرمز نمی‌توانند خوانش‌های دقیقی ارائه دهند، زیرا بر گسیل‌پذیری تکیه می‌کنند، معیاری است که نشان می‌دهد یک جسم واقعی چقدر تابش حرارتی را به طور مؤثر ساطع می‌کند، و این برای تعیین دما با دما متفاوت است. تکنیک‌های چند طیفی با اندازه‌گیری شدت مادون قرمز در طول‌موج‌های چندگانه به این موضوع می‌پردازند، اما دقت آنها به مدل‌های تابشی آنها بستگی دارد.
بائو در مجله Device گزارش می دهد: «ما تکنیکی را با استفاده از یک طیف سنج مادون قرمز نزدیک برای اندازه گیری طیف پیوسته و برازش آن با استفاده از فرمول تابش جسم سیاه ایده آل طراحی کردیم. “این تکنیک شامل یک مرحله کالیبراسیون ساده برای حذف انتشار وابسته به دما و طول موج است.”
بائو تکنیک خود را با اندازه گیری دمای مرحله گرمایش با خطاهای کمتر از 2 درجه سانتیگراد و اندازه گیری گرادیان دمای سطح پودر کاتالیزور تحت حرارت لیزر نشان می دهد. با استفاده از طیف سنج مادون قرمز نزدیک، تشعشعات حرارتی از یک هدف داغ با فیبر نوری جمع آوری شده و توسط کامپیوتر ثبت می شود. طیف جمع آوری شده با استفاده از یک پاسخ کالیبراسیون سیستم نرمال می شود و برای تعیین دما نصب می شود.
بائو می‌گوید: «این تکنیک بر چالش‌هایی که دوربین‌های حرارتی معمولی و دماسنج‌های مادون قرمز به دلیل تابش ناشناخته اهداف با آن مواجه هستند غلبه می‌کند و دمای سطحی بسیار بالاتر کاتالیزورهای فتوترمال را نسبت به دمای اندازه‌گیری شده توسط یک ترموکوپل مدفون در زیر نور شدید نشان می‌دهد.
