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적외선 기본이론

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적외선 온도 측정이란?

온도는 시간 다음으로 흔하게 측정되는 물리적 요소입니다. 적외선 온도 측정기는 플랭크와 볼츠만의 법칙에 따라 측정 물체에서 나오는 적외선 복사에너지에 따라 온도를 나타냅니다. 그렇다면 비 접촉 온도 측정은 어떻게 가능할까요? 절대 온도 0 K (-273.15 °C) 이상의 모든 물체는 표면으로부터 전자기 복사에너지를 방출하는데 이것은 내부의 온도에 비례합니다. 이 복사 에너지의 한 부분이 온도 측정에 사용되는 적외선 복사 에너지입니다.


대기에 노출된 각 물체의 복사에너지는 렌즈를 사용하여 디텍터에 모을 수 있습니다. 이 디텍터는 복사에너지에 비례하여 전기 신호를 발생시킵니다. 이 신호를 연속 디지털 시그널 공정을 거쳐 증폭하면 측정 물체의 복사에너지에 비례한 출력 신호로 변환되어 나옵니다. 측정 값은 온도로 표시하거나 전류 신호로 변환 시켜 내보낼 수 있습니다. 복사율 ε(엡실론)는 매우 중요한 요소입니다. 온도가 복사에너지를 통해 측정되는 경우, 복사율은 실제 측정된 복사 에너지와 블랙 바디의 비율을 나타냅니다. 블랙 바디의 복사율은 이론상 1인데 이런 이상적인 블랙 바디의 기준을 만족하는 물체는 매우 드뭅니다.

센서를 캘리브레이션 하기 위해서 복사체의 표면을 이용하는데, 이것은 조건이 좋은 0.99 복사율을 가지는 파장대역으로 되어 있습니다. 대부분의 물체가 특정 파장대에서 일정한 방사율을 갖지만, 흑체 보다는 훨씬 적은 양의 방사에너지를 가집니다. 이것을 gray body라고 합니다. 온도와 파장의 길이에 따라 물체의 복사율이 다른, 금속과 같은 물질은 선택 복사체라고 합니다. 잃어 버린 복사에너지는 방사율을 조절해서 보상합니다. 선택 복사체를 사용할 때는 측정 파장 대역을 고려하는 것이 필요합니다. 적외선 센서는 물체 표면으로부터 나오는 적외선 에너지뿐 아니라 주변으로부터 반사되는 에너지도 받아들이며 또 일부의 에너지는 측정 물로부터 에너지가 통과해 버립니다.

 

좀 더 자세한 사항은 저희 브로슈어를 참고해 주십시오 : Basics of non-contact temperature measurement.

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