مبدأ وتطبيق ميزان الحرارة بالأشعة تحت الحمراء
يقوم مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء بتحويل الطاقة المشعة للأشعة تحت الحمراء المنبعثة من الجسم إلى إشارة كهربائية. يتوافق حجم الطاقة المشعة بالأشعة تحت الحمراء مع درجة حرارة الجسم نفسه. وفقًا لحجم الإشارة الكهربائية المحولة ، يمكن تحديد درجة حرارة الجسم.
1. مبدأ ميزان الحرارة بالأشعة تحت الحمراء
يتكون مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء من نظام بصري ، وكاشف كهروضوئي ، ومضخم إشارة ، ومعالجة الإشارات ، وإخراج العرض ، وأجزاء أخرى. يقوم النظام البصري بتجميع طاقة الأشعة تحت الحمراء المستهدفة في مجال رؤيتها ، ويتم تحديد حجم مجال الرؤية بواسطة الأجزاء البصرية من مقياس الحرارة وموضعه. تركز طاقة الأشعة تحت الحمراء على كاشف ضوئي وتحويلها إلى إشارة كهربائية مقابلة. تمر الإشارة عبر مضخم الصوت ودائرة معالجة الإشارة ، ويتم تحويلها إلى قيمة درجة حرارة الهدف المقاس بعد تصحيحها وفقًا لخوارزمية المعالجة الداخلية للأداة وانبعاثية الهدف.
في الطبيعة ، كل الأجسام التي تزيد درجة حرارتها عن الصفر تبعث باستمرار طاقة الأشعة تحت الحمراء إلى الفضاء المحيط. حجم طاقة الأشعة تحت الحمراء لجسم ما وتوزيعه وفقًا لطول الموجة - له علاقة وثيقة جدًا بدرجة حرارة سطحه. لذلك ، من خلال قياس طاقة الأشعة تحت الحمراء التي يشعها الجسم نفسه ، يمكن تحديد درجة حرارة سطحه بدقة ، وهذا هو الأساس الموضوعي لقياس درجة حرارة الأشعة تحت الحمراء.
مبدأ ميزان الحرارة بالأشعة تحت الحمراء Blackbody هو مشعاع مثالي ، يمتص جميع الأطوال الموجية للطاقة الإشعاعية ، وليس له انعكاس ونقل للطاقة ، وله انبعاثية 1 على سطحه. ومع ذلك ، فإن الأشياء العملية في الطبيعة تكاد لا تكون أجسامًا سوداء. من أجل توضيح والحصول على توزيع الأشعة تحت الحمراء ، يجب اختيار نموذج مناسب في البحث النظري. هذا هو نموذج المذبذب الكمي لإشعاع تجويف الجسم الذي اقترحه بلانك ، وبالتالي اشتق قانون إشعاع الجسم الأسود بلانك ، أي إشعاع الجسم الأسود الطيفي المعبر عنه بالطول الموجي ، وهو نقطة البداية لجميع نظريات الأشعة تحت الحمراء ، لذلك فهو يسمى قانون إشعاع الجسم الأسود. لا تعتمد كمية الإشعاع لجميع الكائنات الفعلية على الطول الموجي للإشعاع ودرجة حرارة الجسم فحسب ، بل تعتمد أيضًا على نوع المادة المكونة للجسم وطريقة التحضير والعملية الحرارية وحالة السطح والظروف البيئية. لذلك ، من أجل جعل قانون إشعاع الجسم الأسود قابلاً للتطبيق على جميع الكائنات العملية ، يجب إدخال معامل نسبي متعلق بخصائص المواد وحالات السطح ، أي الانبعاثية. يمثل هذا المعامل مدى قرب الإشعاع الحراري لجسم ما من إشعاع الجسم الأسود ، وقيمته بين الصفر وقيمة أقل من 1. وفقًا لقانون الإشعاع ، طالما أن انبعاث المادة من المعروف أن خصائص الأشعة تحت الحمراء لأي جسم معروفة. العوامل الرئيسية التي تؤثر على الابتعاثية هي: نوع المادة ، وخشونة السطح ، والبنية الفيزيائية والكيميائية ، وسمك المادة.
عند استخدام مقياس حرارة بالأشعة تحت الحمراء لقياس درجة حرارة الهدف ، من الضروري أولاً قياس الأشعة تحت الحمراء للهدف ضمن نطاق نطاقه ، ثم يتم حساب درجة حرارة الهدف المقاس بواسطة مقياس الحرارة. يتناسب البيرومتر أحادي اللون مع كمية الإشعاع داخل النطاق ؛ يتناسب البيرومتر ثنائي اللون مع نسبة كمية الإشعاع في النطاقين.
ثانياً ، تطبيق ميزان الحرارة بالأشعة تحت الحمراء
مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء هو أداة قياس درجة الحرارة شائعة الاستخدام ، ويتألف بشكل أساسي من النظام البصري ، والكاشف الضوئي ، ومضخم الإشارة ، ومعالجة الإشارات ، وإخراج العرض ، وأجزاء أخرى ، ويستخدم على نطاق واسع في العديد من الصناعات. اليوم نقدم بشكل أساسي مجموعة تطبيقات موازين الحرارة بالأشعة تحت الحمراء ، على أمل مساعدة المستخدمين على تطبيق المنتجات بشكل أفضل.
قياس المعدات الكهربائية
يمكن لمقاييس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء التي لا تلامس أن تقيس درجة حرارة سطح جسم ما من مسافة آمنة ، مما يجعلها أداة لا غنى عنها في عمليات صيانة المعدات الكهربائية.
تطبيقات في المعدات الكهربائية
في التطبيقات التالية ، يمكن أن يمنع بشكل فعال أعطال المعدات وانقطاع التيار الكهربائي غير المخطط له.
الموصلات - يمكن للوصلات الكهربائية أن تفك الموصلات تدريجيًا بسبب التسخين المتكرر (التمدد) والتبريد (الانكماش) لتوليد الحرارة ، أو الأوساخ السطحية ، ورواسب الكربون ، والتآكل. يمكن لمقاييس الحرارة غير الملامسة أن تحدد بسرعة ارتفاع درجات الحرارة الذي يشير إلى وجود مشكلة خطيرة.
المحرك - للحفاظ على عمر المحرك ، تحقق من أن أسلاك توصيل الطاقة وقاطع الدائرة (أو المصهر) بنفس درجة الحرارة.
محامل المحرك - تحقق من النقاط الساخنة وقم بإصلاحها أو استبدالها بانتظام قبل أن تتسبب المشاكل في تعطل المعدات.
عزل لفائف المحرك - قم بإطالة عمر عزل ملف المحرك عن طريق قياس درجة حرارته.
القياسات بين المراحل - للتحقق من أن الأسلاك والموصلات في المحركات الحثية وأجهزة الكمبيوتر المركزية وغيرها من المعدات في نفس درجة الحرارة بين المراحل.
المحول - يمكن قياس لفات الأجهزة المبردة بالهواء مباشرة باستخدام مقياس حرارة بالأشعة تحت الحمراء للتحقق من درجات الحرارة الزائدة ، أي نقاط ساخنة تشير إلى تلف لفات المحولات.
مزود الطاقة غير المنقطع - حدد النقاط الساخنة على أسلاك التوصيل في مرشح خرج UPS. قد تشير البقعة الباردة إلى دائرة مفتوحة في خط مرشح التيار المستمر.
البطارية الاحتياطية - تحقق من بطارية الجهد المنخفض للتأكد من توصيلها بشكل صحيح. يمكن أن يسخن الاتصال السيئ بأطراف البطارية بدرجة كافية لحرق قضبان قلب البطارية.
الصابورة - تحقق من ارتفاع درجة حرارة الصابورة قبل أن تبدأ في التدخين.
المرافق - تحديد النقاط الساخنة للموصلات ووصلات الأسلاك والمحولات والمعدات الأخرى. تتمتع نماذج معينة من الأجهزة البصرية بنطاق 60: 1 أو أكبر ، مما يجعل جميع أهداف القياس تقريبًا ضمن النطاق.
