레이저 온도계(측정기)의 원리는 어떻게 되나요?

Question

온도계에서 단순히 레이저가 전방으로 출력되는 것 같은데 신기하게 어떻게 온도가 측정이 되는 것인지 궁금합니다. 원리와 구조를 모르는 경우, 단순하게 레이저 포인트와 별다를게 없어보여서요. 정확도도 높은 편인 것 같은데 새삼 신기합니다.

Answer 1

안녕하세요. 안윤진 과학전문가입니다.

레이져 온도계는 정식 명칭은 '적외선 방사 온도계(이하 적외선 온도계)'라 일컫는데요.

이러한 적외선 온도계는 적외선 복사에너지가 온도에 따라 변화하는 것을 이용해 온도를 측정합니다.

적외선 복사 에너지 방사의 세기를 열로 변환하여 온도를 측정하며,

이러한 온도 변화를 전자기적 신호로 바꿔 증폭시킨 후 온도를 표시하게 됩니다.

이러한 비접촉식 적외선 온도계를 사용할 시,

직접 접촉식과는 달리 상대물의 온도에 변화되지 않아 측정속도가 빠른 것이 장점입니다.

Answer 2

레이저 온도계는 혈액의 체온을 재는 것입니다.

적외선은 공간을 통해 에너지를 운반하는 특징을 가지고 있습니다.

혈액의 체온이 이마에 분포된 측두동맥을 지나고 있는데,

여기에서 적외선의 발생량을 이용하여 온도를 측정할 수 있습니다.

Answer 3

안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.

레이저 온도계, 적외선 온도계라고도 불립니다. 자연에 존재하는 모든 물체는 온도를 가지고 있으며, 이 온도가 빛으로 방출이 됩니다. 온도에 따라 특정한 파장의 빛으로 방출이 되죠. 그래서 레이저 온도계를 통해 물체에서 나오는 빛의 파장을 감지하여 온도를 계산해 내는 것입니다. 레이저 온도계에서 나오는 빛은 물체를 잘 조준하기 위한 빛으로 온도 측정을 위한 빛이 아닌 온도 측정에 도움을 주는 빛입니다.

도움이 되셨다면 추천 부탁드립니다.

Answer 4

안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.

필터를 통과한 빛의 광자가 부딪히게 되고, 그 부딪힌 광자의 수가 물리적으로 많고 적음에 따라 양 끝단의 전기적 크기의 차이를 발생하게 됩니다. 이 신호가 너무 작기 때문에 증폭회로를 거쳐 증폭시키게 됩니다.
증폭된 신호는 선형화를 시키게 되는데, 이것은 온도에 따른 광자의 량이 일정한 비율로 증가하는 것이 아니기 때문입니다. 예를 들어 100℃, 200℃ 일 때 측정된 광자의 량이 각각 100, 200 이라고 가정하면, 300 또는 150 의 광자량이 측정되었을 때 반드시 300℃, 150℃가 아닐 수 있기 때문입니다. 따라서 온도를 일정하게 측정할 수 있도록 광자의 량에 대한 데이터로 선형화 하는 것입니다.
이렇게 측정된 결과를 방사율(emissivity)이라는 파라메터 등을 적용하고 보정하여 대상 물체의 온도에 해당하는 전류값/전압값을 디스플레이 장치로 보내 우리가 보는 온도 숫자로 나타내게 됩니다.
이것이 개략적인 적외선 온도계의 측정원리입니다.