قياس المعيار الأساسي واتجاه التطوير لميزان الحرارة بالأشعة تحت الحمراء
هناك العديد من المزايا لقياس درجة الحرارة غير المتصلة بميزان الحرارة بالأشعة تحت الحمراء ، وتتراوح تطبيقاته من الأشياء الصغيرة أو التي يصعب الوصول إليها إلى المواد الكيميائية المسببة للتآكل والأسطح الحساسة. ستناقش هذه المقالة هذه الميزة ، وتعطي الحسم في الاختيار الصحيح لميزان الحرارة بالأشعة تحت الحمراء ، وما إلى ذلك لتوضيح نطاق التطبيق. بسبب حركة الذرات والجزيئات ، سيشع كل جسم موجات كهرومغناطيسية. الطول الموجي أو النطاق الطيفي الأكثر أهمية لقياس درجة الحرارة غير المتصلة هو 0. 2 إلى 2. 0 ميكرومتر. تسمى الأشعة الطبيعية في هذا النطاق بالإشعاع الحراري أو الأشعة تحت الحمراء.
تُسمى أداة الاختبار لقياس درجة الحرارة بالأشعة تحت الحمراء التي يشعها كائن اختبار مقياس حرارة الإشعاع أو مقياس حرارة الإشعاع أو مقياس حرارة الأشعة تحت الحمراء وفقًا للمعيار الصناعي الألماني DIN16160. تنطبق هذه التعيينات أيضًا على تلك الأجهزة التي تقيس درجة الحرارة عن طريق الإشعاع الملون المرئي الذي يشع من الجسم ، والتي تستمد درجة الحرارة من الكثافات الإشعاعية الطيفية النسبية.
أولاً ، مزايا قياس درجة حرارة ميزان الحرارة بالأشعة تحت الحمراء
قياس درجة الحرارة غير الملامسة عن طريق استقبال الأشعة تحت الحمراء المشعة من الجسم المراد قياسه له العديد من المزايا. بهذه الطريقة ، يمكن قياس الأشياء التي يصعب الوصول إليها أو المتحركة دون مشاكل ، مثل المواد ذات خصائص نقل الحرارة السيئة أو السعة الحرارية المنخفضة. يتيح وقت الاستجابة القصير جدًا لميزان الحرارة بالأشعة تحت الحمراء تنظيمًا سريعًا وفعالًا للحلقة. لا تحتوي موازين الحرارة على أجزاء قابلة للتآكل ، لذلك لا توجد تكاليف مستمرة كما هو الحال مع موازين الحرارة. خاصة بالنسبة للأجسام الصغيرة المراد قياسها ، مثل قياس التلامس ، سيكون هناك خطأ كبير في القياس بسبب التوصيل الحراري للكائن. هنا يمكن استخدام مقياس الحرارة دون أي مشاكل ، وللكيماويات العدوانية أو الأسطح الحساسة ، مثل القضبان المطلية والورقية والبلاستيكية. من خلال قياس جهاز التحكم عن بعد لمسافات طويلة ، يمكن أن يبتعد عن المنطقة الخطرة ، لذلك لن يكون المشغل في خطر.
2. الهيكل الأساسي لميزان الحرارة بالأشعة تحت الحمراء
يتم تركيز الأشعة تحت الحمراء الواردة من الجسم المقاس على الكاشف من خلال العدسة من خلال الفلتر. يولد الكاشف إشارة تيار أو جهد متناسب مع درجة الحرارة من خلال تكامل كثافة إشعاع الجسم المقاس. في المكونات الكهربائية المتصلة بعد ذلك ، تكون إشارة درجة الحرارة خطية ، ويتم تصحيح منطقة الانبعاث ، وتحويلها إلى إشارة خرج قياسية.
من حيث المبدأ ، هناك نوعان من موازين الحرارة المحمولة وموازين الحرارة الثابتة. لذلك ، عند اختيار مقياس حرارة مناسب بالأشعة تحت الحمراء لنقاط قياس مختلفة ، ستكون الخصائص التالية هي الخصائص الرئيسية:
1. ايمر
الميزاء له هذا التأثير ، ويمكن رؤية كتلة القياس أو نقطة القياس التي يشير إليها مقياس الحرارة ، ويمكن استخدام الميزاء في كثير من الأحيان للأجسام المقاسة بمساحة كبيرة. بالنسبة للأجسام الصغيرة ومسافات القياس الطويلة ، يوصى بالمشاهد المزودة بمقاييس لوحة العدادات أو نقاط توجيه الليزر على شكل عدسات نقل الضوء.
2. عدسة
تحدد العدسة نقطة قياس البيرومتر. بالنسبة للأجسام ذات المساحة الكبيرة ، يكون البيرومتر ذو البعد البؤري الثابت كافياً بشكل عام. ولكن عندما تكون مسافة القياس بعيدة عن نقطة التركيز ، فإن الصورة على حافة نقطة القياس ستكون غير واضحة. لهذا السبب ، من الأفضل استخدام عدسة تكبير. ضمن نطاق التكبير المحدد ، يمكن لميزان الحرارة ضبط مسافة القياس. يحتوي أحدث مقياس حرارة على عدسة قابلة للاستبدال. يمكن إعادة فحص العدسة القريبة والعدسة البعيدة بدون معايرة. يستبدل.
3. أجهزة الاستشعار ، أي المستقبلات الطيفية
درجة الحرارة تتناسب عكسيا مع الطول الموجي. في درجات حرارة الجسم المنخفضة ، تكون المستشعرات الحساسة للمناطق الطيفية طويلة الموجة (مستشعرات الفيلم الساخن أو المستشعرات الكهروحرارية) مناسبة ، في درجات الحرارة المرتفعة ، سيتم استخدام المستشعرات الحساسة للموجة القصيرة المكونة من الجرمانيوم والسيليكون والإنديوم الغاليوم وما إلى ذلك كهروضوئية مجسات.
عند اختيار الحساسية الطيفية ، ضع في اعتبارك أيضًا نطاقات امتصاص الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون. في نطاق معين من الطول الموجي ، فإن ما يسمى ب "نافذة الغلاف الجوي" ، H2 و CO2 شبه شفافة للأشعة تحت الحمراء ، لذلك يجب أن تكون حساسية الضوء لميزان الحرارة ضمن هذا النطاق من أجل استبعاد تأثير تغيرات تركيز الغلاف الجوي ، عند القياس الأغشية الرقيقة أو النظارات ، يجب أيضًا مراعاة أن هذه المواد لا يسهل اختراقها ضمن طول موجي معين. لتجنب خطأ القياس الناتج عن ضوء الخلفية ، استخدم مستشعرًا مناسبًا لا يتلقى إلا درجة حرارة السطح. تمتلك المعادن هذه الخاصية الفيزيائية ، وتزداد الانبعاثية مع انخفاض الطول الموجي. من التجربة ، لقياس درجة حرارة المعادن ، اختر بشكل عام * قياس الطول الموجي القصير.
3. اتجاه التنمية
كما هو الحال في العديد من مجالات تكنولوجيا الاستشعار ، فإن اتجاه تطوير موازين الحرارة هو أيضًا نحو الأشكال الصغيرة والرائعة ، والأغلفة الدائرية ذات الخيوط المركزية هي أكثر الأشكال مثالية للتركيب على الآلات والمعدات ، وهذا الاتجاه التطوري هو الإدراك من خلال التصغير المستمر للكهرباء المكونات ، وحساب التفاضل والتكامل العالي لتكثيف المكونات الكهربائية الأصغر والأكثر حساسية في المساحات الأصغر والأصغر. بالمقارنة مع التقنية التناظرية السابقة ، تم تحسين دقة ارتفاع الخطية لإشارة الكاشف من خلال استخدام وحدات التحكم الدقيقة ، وبالتالي تحسين دقة الجهاز أيضًا.
يتطلب العرض في السوق استقبالًا سريعًا وغير مكلف لقيمة القياس ، والذي يمكن أن ينتج بشكل مباشر إشارة تيار / جهد خطي متناسب مع درجة الحرارة. سيتم وضع معالجة قيمة القياس ، مثل وظائف التسوية ، أو تخزين القيمة الخاصة ، أو جهات الاتصال الحدودية في الشاشة الذكية ، أو المنظم أو SPS (وحدة تحكم البرنامج) ، ويمكن تعديل ضبط الانبعاث من خلال الكبل الخارجي خارج منطقة الخطر ، حتى إذا كان الجهاز قيد التشغيل ، ويمكن أيضًا ضبطه بواسطة SPS في هذا الوقت. من خلال استخدام عناصر التحكم في الجسم ، يمكن الآن تحقيق واجهة ناقل البيانات دون أي مشاكل ، لكن اتصال الشبكة لم يتحقق بعد ، وتستمر المعالجة المستمرة للإشارة في استخدام الإشارة القياسية التناظرية من الماضي. في قسم الكاشف ، يتم استخدام مادة جديدة كمستشعر كهروضوئي ، مما يثبت تحسن الحساسية وحتى تحسين الدقة. في مستشعرات الأفلام الساخنة ، تتطلب المستشعرات الجديدة أوقات ضبط أقصر فقط ، وأحدث التطورات في البيرومترات المزودة بالموازنات ، هي عدسات قابلة للتبديل مع التكبير ، ويمكن استبدالها دون إعادة فحص المعايرة ، واستخدام نفس الأساس لمواقف القياس المختلفة.
الرابع ، المعايير الرئيسية لاختيار مقياس الحرارة
يتم تحديد استخدام مقياس الحرارة بشكل أساسي من خلال نطاق القياس. سواء كان جهد القياس أو القيمة الأولية لمنطقة القياس ، يجب أن يتماشى مع متطلبات عمل القياس. كلما كان جهد القياس أكبر ، كلما كانت الدقة أصغر ، وبالتالي تكون الدقة أعلى. خاصة عندما تكون القيمة الأولية لدرجة حرارة القياس منخفضة ، ستضاعف الدقة إذا تم اختيار جهد قياس كبير ، لذلك يوصى باختيار أصغر جهد قياس ممكن.
تحدد القيمة الأولية لمنطقة القياس حساسية الطيف ونوع الكاشف. من الواضح أن خطأ القياس أصغر من خطأ مستشعر الموجة الطويلة في مستشعر الموجة القصيرة بسبب الضبط الخاطئ للانبعاثية ، وبالتالي فإن مستشعر الفيلم الساخن (8 ~ 14 ميكرومتر) عند 800 درجة ، خطأ القياس الناجم عن سيكون الضبط الخاطئ للانبعاثية أكبر بخمس مرات من مستشعر الجرمانيوم الضوئي (1،1 ~ 1،6μm). نطاق القياس المسموح به لمستشعر الثنائي الضوئي الجرمانيوم من حوالي 250 درجة مئوية.
