1. Promieniowanie ciała doskonale czarnego:

(Katarzyna Popardowska)

Ciało doskonale czarne-jest to ciało które całkowicie pochłania padające na nie promieniowanie. Dobrym modelem ciała doskonale czarnego jest niewielki otwór we wnęce o zaczernionych ściankach (rys. 1). Wiązka promieniowania, wpadająca do wnęki, odbija się wielokrotnie od jej ścianek. Ponieważ przy każdym odbiciu część energii promieniowania zostaje pochłonięta przez ścianki, wnęka absorbuje praktycznie całe wchodzące do niej promieniowanie. Widmo promieniowania ciała doskonale czarnego zależy jedynie od temperatury.

Rys.1 model ciała doskonale czarnego ( na egzaminie u KK gdy mi tłumaczył to mówił że CDC znajduje się zaraz przy wlocie tam gdzie pogrubiłam ?? )

W swojej teorii Planck przyjął, że emisja i absorbcja promieniowania przez atomy i cząsteczki substancji możezachodzić tylko porcjami i kwantami. Minimalna wartość emitowanej lub absorbowanej energii wyraża się wzorem

gdzie:

h-stała Plancka równa h=6,626196
10^-34J*s , ν-częstotliwość promieniowania

2. Zasada działania urządzenia termowizyjnego

(Katarzyna Popardowska)

Działanie kamery termowizyjnej oparte jest na detekcji energii fal elektromagnetycznych w zakresie

7-14 µm (daleka podczerwień). Jest to poziom promieniowania emitowany przez każde ciało fizyczne w temperaturach od ok. 0 do 600°C. Schematycznie zasadę działania urządzenia termowizyjnego można przedstawić w sposób

pokazany na rysunku nr 2.

Rys.2 Zasada działania urządzenia termowizyjnego

1-przedmiot obserwowany, 2-układy optyczne, 3-detektor promieniowania, 4-układy

elektronicznej obróbki sygnału, 5-układy odwzorowania, 6-odwzorowanie termiczne, 1a obszar odwzorowany w danej chwili

Promieniowanie podczerwone wysyłane przez obserwowany obiekt 1 pada na obiektyw 2 i

otrzymuje się obraz obiektu w płaszczyźnie elementu czułego 3 kamery termowizyjnej

(detektora). Element czuły przetwarza padające promieniowanie podczerwone na

proporcjonalne do mocy promieniowania sygnały elektryczne. Następnie sygnały elektryczne

z detektora są przekazywane do odpowiednich układów obróbki elektronicznej 4 i dalej do

układów odtwarzania obrazu (np. kineskopu) lub układów rejestracji 5. Po obserwacji następuje przekształcenie tego promieniowania na światło widzialne. w efekcie uzyskujemy barwny obraz niewidzialnego promieniowania podczerwonego.

3. Metody przetwarzania obrazu w podczerwieni na obraz widzialny.

(Katarzyna Popardowska)

Termografia (pot. Termowizja)- jedna z metod diagnostyki obiektów polegającej na pomiarze promieniowania w paśmie podczerwieni. Efektem takiego pomiaru jest obraz widzialny rozkładu temperatury na powierzchni obiektu mierzonego zwanego termogramem. Jest najpopularniejszą metodą bezkontaktowego obrazowania i rejestrowania w postaci termografów (termogramów), rozkładu temperatury na obiektach, wykorzystując detekcję promieniowania podczerwonego IR.

Termografia w podczerwieni, to w uproszczeniu detekcja fal promieniowania cieplnego, emitowanego przez ciała w niewidzialnym dla oka zakresie podczerwonym, które jest następnie

przetwarzane w odpowiednim urządzeniu (np. kamerze termowizyjnej) na obraz widzialny zwany termogramem. Otrzymany po obróbce sygnału obraz charakteryzuje się występowaniem

na termogramie barwnych plam, których strefy odpowiadają określonym zakresom wartości temperatur emitera (im jaśniejsze barwy, tym wyższe wartości lokalnych temperatur).

4. Parametry charakteryzujące urządzenia termowizyjne:

(Radosław Stefańczyk)

- różnica temperatury równoważna szumowi-różnica temperatur, na które „patrzy” detektor, która wywołuje na jego wyjściu zmianę sygnału równą szumowi własnemu detektora

- pole widzenia-Parametr ten określa obszar d jaki można obserwować kamerą z zainstalowaną optyką.

- kąt widzenia dla pojedynczego piksela- Parametr ten określa jaki obszar stanowi pole widzenia pojedynczego detektora (piksela) matrycy.

- funkcja szczelinowa- Parametr określający zdolność kamery termowizyjnej do pomiaru małych obiektów. Jest uwarunkowana od naświetlenia poszczególnych detektorów matrycy

5. Opisać zastosowania termowizji w wybranej dziedzinie nauki i techniki:

(Katarzyna Popardowska)

Medycyna- Rozkład temperatury na powierzchni ludzkiego ciała zależy od temperatury narządów wewnętrznych, przewodnictwa cieplnego tkanki mięśniowej i tłuszczowej oraz emisyjności skóry. Zaburzenia produkcji i odprowadzenia ciepła, spowodowane schorzeniami określonego narządu można łatwo wychwycić na termowizyjnym obrazie człowieka. Obraz termiczny narządu dotkniętego chorobą będzie się znacząco różnił od narządu zdrowego. Należy zaznaczyć, że badania termowizyjne ciała ludzkiego są całkowicie nieinwazyjne i nie powodują żadnych szkód w organizmie pacjenta. Zastosowanie kamer termowizyjnych w medycynie znaleźć można m. in. w okulistyce, stomatologii, laryngologii, dermatologii, neurologii, chirurgii, ortopedii, reumatologii, endokrynologii, gastrologii, onkologii, urologii itp.

- ratownictwo (lokalizacja ofiar, ognia, obserwacja w trudnych warunkach)

-Badania termowizyjne budynków ocena izolacyjności cieplnej budynków.

6. Parametry detektorów podczerwieni:

(Katarzyna Popardowska)

Detekcyjność- stosunek sygnału do szumu unormowany do jednostkowej szerokości pasma i jednostkowej powierzchni detektora

-zakres widmowy czułości,
- równoważna moc szumów NEP,
- czułość C,
- stała czasowa t,
- termiczna zdolność rozdzielcza DTm,
- rezystancja R,
- temperatura pracy Tp.

7. Rodzaje detektorów IR

(Katarzyna Popardowska)

Detektory fotonowe-(oko, fotokomórki, fotopowielacze) padające promieniowanie jest absorbowane na skutek oddziaływania fotonów z elektronami. Sygnał detektora jest wywołany zmianą rozkładu energii nośników. Detektory fotonowe wykazują selektywną zależność czułości od długości fali padającego promieniowania i w porównaniu z detektorami termicznymi charakteryzują się wyższą wykrywalnością i większą szybkością odpowiedzi. Detektory o długofalowej granicy czułości powyżej 3 µm są zwykle chłodzone do temperatury poniżej 300 K w celu zmniejszenia termicznych procesów wzbudzania nośników.

Detektory termiczne(termopary) dzielą się na piroelektryczne oraz bolometry. Padające promieniowanie jest w nich absorbowane w materiale, co powoduje podniesienie temperatury elementu fotoczułego. Sygnał wyjściowy detektora jest wywołany zmianą pewnej właściwości materiału, zależnej od temperatury. W przypadku detektorów piroelektrycznych jest to zmiana wewnętrznej polaryzacji elektrycznej, a w bolometrach jest to zmiana rezystancji. Generalnie czułość widmowa detektorów termicznych jest niezależna od długości fali i w większości przypadków działają one w temperaturze pokojowej.

---