ترمومتر لیزری چیست (دماسنج مادون قرمز، دماسنج IR)

تعریف اشعه مادون قرمز IR

تابش مادون قرمز ، یا IR ، نوعی تابش است که در طیف الکترومغناطیسی وجود دارد . انواع دیگری از تابش های الکترومغناطیسی شامل مایکروویو ، اشعه ایکس و نور مرئی است . تصویر زیر طول موج و فرکانس طیف الکترومغناطیسی را نشان می دهد.

طول موج اشعه IR بلندتر از پرتو های قرمز رنگ طیف نور مرئی می باشد. برای اینکه بتوانیم پرتو های IR را در طیف الکترومغناطیس ببینیم این پرتو ها دقیقا بعد از رنگ قرمز طیف مرئی ظاهر می شوند.

در زبان لاتین infra به معنای زیر می باشد و کلمه اینفرارد به معنای زیر قرمز یا فرو سرخ می باشد. تابش IR به معنای واقعی کلمه گرما است. اگرچه چشم ما نمی تواند به وضوح IR را ببیند و تشخیص دهد اما ما می توانیم آن را در زندگی روزمره حس کنیم.

دست خود را دور یک فنجان قهوه بپیچانید. در هوای مطبوع قدم بزنید یا از مرغ سرخ شده لذت ببرید. در تمام این تجربیات شما مستقیما با IR تعامل دارید. این IR گرماست که می تواند اندازه گیری و استفاده شود.

چگونه از IR برای تعیین دما استفاده می شود؟

همه مواد انرژی را به صورت گرما IR از خود منتشر می کنند. اگر بین اجسام و محیط اطراف آنها اختلاف دمایی وجود داشته باشد می توان این گرادیان دمایی را اندازه گیری و استفاده کرد. اگر ماده مورد نظر در همان درجه حرارت با محیط اطراف خود باشد تبادل انرژی تابش خالص بین ان دو صفر خواهد بود. در هر دو مورد طیف مشخصه تابش وابسته به دمای جسم و دمای مطلق اطراف آن می باشد.

ترمومترهای دستی IR یا ترمومترهای تفنگی IR از این وابستگی تابشی به دما استفاده می کنند تا مقدار عددی دما برای هدف مورد نظر را تعیین کرده و برای خواندن اپراتور نشان دهند. پرتو IR مانند پرتو نور مرئی قابلیت متمرکز شدن ، جذب یا انعکاس دارد. ترمومتر های لیزری IR یا پایرومتر ها یا ترمومتر تفنگی دستی IR معمولا از یک لنز برای متمرکز کردن نور از یک جسم بر روی یک آشکارساز به نام ترموپایل استفاده می کنند.

ترموپایل تابش IR را جذب کرده و آن را به گرما تبدیل می کند. هر چه انرژی IR بیشتر باشد ترموپایل داغ تر می شود. این گرما به الکتریسیته تبدیل می شود. این الکتریسیته به آشکارسازی ارسال می شود که برای تعیین دمای نقطه ای که ترمومتر نشانه گذاری کرده استفاده می شود ، هر چه الکتریسیته بیشتر باشد نشان دهنده آن است که جسم داغ تر است. هر چه دما بیشتر باشد الکتریسیته بیشتری به اشکار ساز ارسال می شود و دمای بالاتری قرائت می گردد.

مزیت ترمومترهای لیزری یا دماسنج های تفنگی یا ترمومترهای غیر تماسی یا پایرومترها :

ترمومتر لیزری دستی و ترمومتر لیزری تفنگی برای نظارت از راه دور سریع ، دقیق ، مناسب و ایده ال می باشند. مشخصه غیر تماسی بودن ترمومتر های لیزری امکان اندازه گیری دمای اجسام را بدون تماس و لمس شی فراهم می کند. این ویژگی نه تنها برای امنیت کارگر و اپراتور مهم است بلکه امکان آلودگی شی را که در انواع ترمومترهای تماسی دیده می شود را کمتر می کند.
زمان پاسخ دهی (تشخیص برای نمایش) یک ترمومتر غیر تماسی دستی IR حدود نیمی از ثانیه است.
ماکزیمم فاصله اندازه گیری به وسیله کیفیت شرایط جوی و پرتو ورودی تعیین می شود. ترمومتر های دستی IR فقط دمای سطح یک جسم را می تواند اندازه گیری کند و نه دمای داخلی را. از آنجا که حداکثر دامنه اندازه گیری و دقت می تواند تحت تأثیر شرایط جوی (بخار آب یا دی اکسید کربن) باشد ، حداکثر رنج به طور کلی تقریباً به 100 پا محدود می شود.
صحت یا درستی
دقت ترمومتر لیزری در درجه اول به وسیله نسبت فاصله به قطر هدف یا (distance-to-spot ratio (D/S Ratio تعیین می شود. این نسبت اندازه منطقه ای است که توسط دماسنج IR ارزیابی می شود زیرا مربوط به مسافت است. به عبارت دیگر ، با افزایش فاصله ، منطقه اندازه گیری بزرگتر می شود. هرچه هدف کوچکتر باشد ، باید به آن نزدیک تر باشید. این نسبت تأثیر قابل توجهی در صحت یا دقت خواندن خواهد داشت.

اگر هدفی را که می سنجید اندازه آن 6 اینچ باشد و دماسنج مادون قرمز دستی شما دارای نسبت D / S از هشت به یک باشد ، در این صورت حداکثر فاصله ای که می توانید با اطمینان از آن استفاده کنید دمای هدف را اندازه گیری کنید 48 اینچ است (8: 1 x 6 = 48).

گذشته از این فاصله ، نه تنها هدف اندازه گیری می شود ، بلکه هر آنچه در “نقطه” قرار می گیرد نیز اندازه گیری می شود. این بدان معناست که اگر یک هدف بسیار داغ باشد و در محیط خنک تر قرار داشته باشد ، اندازه گیری هایی که بیش از حداکثر فاصله انجام می شود شامل عناصر خنک کننده است ، و پایین آوردن “میانگین ” از آنچه در “نقطه” است.
با کاهش اندازه هدف یا افزایش فاصله از هدف ، نسبت D / S بزرگتر ضروری می شود. با استفاده از همان مثال و تغییر در اندازه هدف و سپس نسبت D / S ، می بینید که این فرمول به شما کمک می کند تا نسبت D / S صحیح را تصمیم بگیرید و متعاقباً ، دماسنج دستی IR اگر هدف مورد نظر خود را اندازه بگیرید شش اینچ است اندازه ، و دماسنج مادون قرمز دستی شما دارای نسبت D / S از هشت به یک است ، سپس حداکثر فاصله ای که در آن می توانید با اطمینان از درجه حرارت هدف اندازه گیری کنید 48 اینچ است (8: 1 x 6 = 48). گذشته از این فاصله ، نه تنها هدف اندازه گیری می شود ، بلکه هر آنچه در “نقطه” قرار می گیرد نیز اندازه گیری می شود. این بدان معناست که اگر یک هدف بسیار داغ باشد و در محیط خنک تر قرار داشته باشد ، اندازه گیری هایی که بیش از حداکثر فاصله انجام می شود شامل عناصر خنک کننده است ، و پایین آوردن “متوسط” از آنچه در “نقطه” است. بنابراین در هنگام خرید ترمومتر های لیزری به مقایسه این ویژگی از ترمومترهای دستی لیزری دقت کنید : دو عاملی که باید هنگام انتخاب دماسنج IR در نظر بگیرید ، نسبت D / S و دامنه دما است.

یک نو آوری جدید در پرتوهای فروسرخ یا IR افزودن مشخصه متمرکز نزدیک است که اندازه گیری دقیق مناطق هدف کوچک را بدون ایجاد دمای پس زمینه ناخواسته فراهم می کند.

معایب ترمومتر لیزری :

دماسنج های IR فقط دمای سطح را اندازه گیری می کنند و از طریق شیشه ، مایعات یا سایر سطوح شفاف اندازه گیری نمی شوند. بسته به اندازه گیری سطح ، خصوصاً اگر سطح بسیار بازتابی باشد ، ممکن است نیاز به تنظیماتی داشته باشند. دما سنج های IR می توانند به طور موقت تحت تأثیر یخبندان ، رطوبت ، گرد و غبار ، مه ، دود ، سایر ذرات موجود در هوا ، تغییر سریع دمای محیط و مجاورت با فرکانس رادیویی با مقاومت میدان الکترومغناطیسی از سه ولت در متر یا بیشتر قرار گیرند.

سطح گرمای ترمومتر های لیزری:

انواع مختلفی از ترمومتر های دستی لیزری برای انواع مشاغل و برنامه ها و سطوح مختلف سرعت و دقت وجود دارد.
اصلی ترین و مقرون به صرفه ترین ترمومترهای لیزری دارای محدوده اندازه گیری از صفر تا 600 درجه فارنهایت با دقت 3.5 درجه فارنهایت می باشند. این ابزار ساده اما مؤثر توسط تکنسین های (تهویه مطبوع) HVAC برای اندازه گیری دمای هوا و دمای سطح موتور استفاده می شود .هم چنین می توان از آنها در صنایع غذایی برای اندازه گیری دمای غذاهای موجود در انبار یا غذاهای مصرفی استفاده کرد.
ترمومتر لیزری یا ترمومتر غیر تماسی گرانتر دارای دامنه های اندازه گیری بزرگتر و نسبت D:S بیشتر برای اندازه گیری اجسام کوچکتر در فاصله های بیشتر هستند. این واحدها هم چنین قابلیت ثبت اطلاعات را دارند و برخی از آنها در مکان های خطرناک قابل استفاده هستند. نمونه ای از آن Fluke 568 IR و Thermometer Contact است که قابلیت اندازه گیری غیر تماسی و تماسی دما را دارا می باشد. این نمونه های گران تر ممکن است در محیط های تولید مورد استفاده قرار گیرند که دمای فرایند نیاز به نظارت و ارزیابی داشته باشد یا در صورتی که شیء مورد نیاز در فواصل طولانی تری نیاز به تحت نظارت باشد.

ضریب تشعشع یا Emissivity چیست؟؟

ضریب تشعشع توانایی یک جسم در نشر یا جذب انرژی می باشد. یک انتشار دهنده کامل یا در اصطلاح جسم سیاه دارای ضریب تشعشع یا ایمیسیویتی برابر با یک می باشد و صد درصد انرژی انتشاری را ساطع می کند. یک شی با نشر هشت دهم :80 ٪ انرژی را جذب می کند و 20٪ از انرژی را منعکس می کند. ضریب انتشار یا ضریب تشعشع یا ایمیسیویتی ممکن است با توجه به دما و طول موج متفاوت باشد. ترمومتر لیزری برای اندازه گیری دقیق دمای سطوح براق و فلزی دچار مشکل می شود و ممکن است دقت لازم را نداشته باشند مگر اینکه ضریب تشعشع یا ضریب انتشار سطح مورد نظر برای این ترمومترهای لیزری تنظیم گردد.

بهترین روش برای تمیز کردن دماسنج های IR چیست؟؟

برای دقیق بودن ، دماسنج های IR باید تمیز نگه داشته شوند. برای تمیز کردن دماسنج ، از پارچه نرم یا سواب پنبه ای با آب یا الکلی که درجه پزشکی دارد استفاده کنید و ابتدا لنز و سپس بدنه دماسنج را با دقت پاک کنید. اجازه دهید لنزها قبل از استفاده از دماسنج کاملاً خشک شوند. هرگز از صابون یا مواد شیمیایی استفاده نکنید و هرگز بخشی از دماسنج را در آب فرو نکنید.