|
|
|
Инфракрасное излучение черного тела
Инфракрасное излучение представляет собой электромагнитное излучение, длина волны которого заключена между 700 нанометрами и 1 миллиметром. Таким образом, оно находится в диапазоне между красной областью видимого спектра и самой короткой областью микроволнового диапазона. Все тела с температурой, превышающей абсолютный ноль, излучают в инфракрасном спектре.
Однако для определенной температуры и длины волны существует максимальная энергия излучения. Если некая поверхность достигает этого максимума, её называют черным телом.
Обычные объекты не являются черными телами. Они поглощают менее 100% падающей энергии, причем поглощают энергию только определенных длин волн. Следовательно, они не могут переизлучать всю падающую энергию. Отношение между излучаемой энергией и падающей энергией называется коэффициентом излучательной способности. Этот коэффициент зачастую зависит от длины волны.
Теоретически, черное тело имеет коэффициент излучательной способности равный 1,0 при любой температуре и для всех длин волн.
Черное тело можно сравнить с идеальным радиатором, поглощающим всю падающую на его поверхность энергию, под любым направлением и любой длины волны. Он переизлучает это электромагнитное излучение со 100% эффективностью согласно закону Планка (смотрите ниже кривую Планка). Кривые излучения зависят только от температуры черного тела.
Закон Планка: 
Закон смещения Винна определяет длину волны (в микрометрах), соответствующую максимальной энергии излучения черного тела при данной температуре Т (в градусах Кельвина):
Закон смещения Винна:
Длина волны максимума инфракрасного излучения уменьшается при увеличении температуры черного тела.
Общая энергия теплового излучения (в Ваттах) черного тела определяется законом Стефана—Больцмана. Мощность излучения также зависит только от температуры Т черного тела (в градусах Кельвина):
На практике, эталонный инфракрасный источник создается для получения наилучшего возможного коэффициента излучательной способности (>0,9) для любой длины волны. Обычно такой источник называют черным телом.
Все инфракрасные термографические датчики (пирометры, термические камеры …) преобразуют полученное термическое излучение в электрический сигнал, используемый для измерения температуры. Для гарантии точности измерения температуры, эти датчики должны обязательно калиброваться с помощью эталонного инфракрасного источника – черного тела.
|
|
