Мультиспектральная пирометрия

Для устранения наиболее существенных недостатков радиационной пирометрии были разработаны методики мультиспектральной пирометрии. Их суть сводится к измерению не интенсивности излучения объекта в определённой спектральной области, но отношения интенсивностей излучения в нескольких спектральных областях. Такой подход имеет существенные преимущества:

· пропорциональное ослабление излучения объекта во всём спектре не оказывает никакого влияния на точность измерений;

· для большинства металлов с поверхностью после большинства видов механической обработки отношение коэффициентов излучения в различных областях ИК спектра с достаточной точностью одинаково;

· для большинства диэлектриков коэффициент излучения в среднем и дальнем участках ИК спектра с достаточной точностью одинаков.

Однако эти преимущества оказываются под вопросом в случае применения мультиспектральной пирометрии для интересующей нас ситуации взаимодействия поверхности материала с плазмой.

Воздействие плазмы на поверхность во многих случаях приводит к формированию микронных и субмикронных структур. Эти структуры могут вызывать значительное изменение коэффициента излучения в одной спектральной области, не меняя или слабо меняя его в другой. Таким образом, в случае обследования деталей, обрабатываемых в плазме, мультиспектральные методики не позволяют устранить влияние изменения свойств поверхности на результаты измерений.

Охлаждаемые тепловизоры

Как уже говорилось выше, для измерения методом радиационной пирометрии распределения температуры на поверхности возможно изготовление двумерной матрицы приёмников электромагнитного излучения. В случае излучения в средней (2-5 мкм) и дальней (7-14 мкм) ИК области спектра широкое распространение получили приёмники на основе фотоэффекта в антимониде индия, арсениде галлия и иных полупроводниках. Для снижения влияния собственного тепла матрицы на результаты измерений до приемлемого уровня в данном случае оказывается необходимым криогенное охлаждение.

Приборы, фиксирующие распределение тепла с помощью ИК-объектива и указанной выше матрицы получили название охлаждаемых тепловизоров MWIR (2-5 мкм) и LWIR (7-14 мкм) диапазонов.

Такие приборы обладают высоким пространственным и временным разрешением, высокой чувствительностью и малым уровнем шумов.

Их недостатками является значительная цена, относительно крупные размеры, высокое энергопотребление и длительное время выхода на рабочий режим. Последние два недостатка обусловлены необходимостью охлаждения матрицы до криогенных температур.