טכנולוגיית מדידת טמפרטורה אינפרא אדום משחקת תפקיד חשוב בבקרת איכות המוצר ובניטור, אבחון תקלות מקוון בציוד, הגנת בטיחות וחיסכון באנרגיה. בשני העשורים האחרונים, מדי חום אינפרא אדום ללא מגע התפתחו במהירות בטכנולוגיה, הביצועים שלהם שופרו ללא הרף, היקף היישום שלהם הורחב ללא הרף ונתח השוק שלהם גדל משנה לשנה. בהשוואה לשיטת מדידת טמפרטורת המגע, למדידת טמפרטורת אינפרא אדום יש את היתרונות של זמן תגובה מהיר, ללא מגע, שימוש בטוח וחיי שירות ארוכים.
מוצרי מדידת טמפרטורת קרינה אינפרא אדומה ללא מגע של חברת Baytek (Lei Tai) כוללים שלוש סדרות ניידות, מקוונות וסריקות, ויש לה מגוון אביזרים אופציונליים ותוכנות מחשב מתאימות, לכל סדרה דגמים ומפרטים שונים. בין סוגים שונים של מדי חום עם מפרטים שונים, חשוב מאוד למשתמשים לבחור את הדגם הנכון של מדחום אינפרא אדום. להלן רק שלבי החשיבה כיצד לבחור נכון את דגם המדחום לעיוננו של הקונה.
כיצד פועלים מדי חום אינפרא אדום
הבנת עקרון העבודה, אינדיקטורים טכניים, תנאי עבודה סביבתיים, תפעול ותחזוקה של מדחום האינפרא אדום הקבוצתי נועד לעזור למשתמשים לבחור ולהשתמש בצורה נכונה במדחום האינפרא אדום.
כל העצמים עם טמפרטורה גבוהה מ-** אפס פולטים כל הזמן אנרגיית קרינה אינפרא אדומה לחלל שמסביב. מאפייני קרינת האינפרא-אדום של עצם - גודל אנרגיית הקרינה והתפלגותה לפי אורך גל - קשורים קשר הדוק לטמפרטורת פני השטח שלו. לכן, על ידי מדידת אנרגיית האינפרא אדום שמקרין העצם עצמו, ניתן לקבוע במדויק את טמפרטורת פני השטח שלו, שהיא הבסיס האובייקטיבי שעליו מבוססת מדידת טמפרטורת קרינה אינפרא אדומה.
חוק קרינת גוף שחור:
גוף שחור הוא רדיאטור אידיאלי, הסופג את כל אורכי הגל של אנרגיית הקרינה, אין לו השתקפות או העברה של אנרגיה, ויש לו פליטות של 1 על פני השטח שלו. יש לציין כי אין גוף שחור אמיתי בטבע, אך על מנת להבהיר ולקבל את חוק ההפצה של קרינת אינפרא אדום, יש לבחור מודל מתאים במחקר התיאורטי, שהוא מודל המתנד המקוונטי של קרינת חלל הגוף המוצע. מאת פלאנק, מה שמוביל לחוק של פלאנק של קרינת הגוף השחור, כלומר הקרינה הספקטרלית של הגוף השחור המתבטאת באורך גל, היא נקודת המוצא של כל תיאוריות הקרינה האינפרא-אדום, ולכן היא נקראת חוק קרינת הגוף השחור.
השפעת פליטת אובייקט על תרמומטריית קרינה:
העצמים הקיימים בטבע הם כמעט אף פעם לא גופים שחורים. כמות הקרינה של כל העצמים בפועל תלויה לא רק באורך הגל של הקרינה ובטמפרטורה של האובייקט, אלא גם בסוג החומר המרכיב את האובייקט, שיטת ההכנה, התהליך התרמי ומצב פני השטח ותנאי הסביבה. . לכן, על מנת שחוק קרינת הגוף השחור יחול על כל העצמים המעשיים, יש להכניס גורם מידתיות הקשור לתכונות החומר ולמצב המשטח, כלומר הפליטה. מקדם זה מייצג עד כמה הקרינה התרמית של עצם ממשי קרובה לזו של גוף שחור, ובעלת ערך בין אפס לערך קטן מ-1. לפי חוק הקרינה, כל עוד ידועה פליטת החומר. , ניתן לדעת את מאפייני קרינת האינפרא אדום של כל עצם.
הגורמים העיקריים המשפיעים על הפליטה הם:
סוג החומר, חספוס פני השטח, מבנה פיזיקוכימי ועובי החומר וכו'.
כאשר משתמשים במדחום קרינה אינפרא אדום למדידת טמפרטורת המטרה, יש למדוד תחילה את קרינת האינפרא אדום של המטרה בטווח אורכי הגל שלה, ולאחר מכן יש לחשב את הטמפרטורה של המטרה הנמדדת על ידי המדחום. מדי חום מונוכרומטיים פרופורציונליים לכמות הקרינה ברצועה: מדי חום דו-צבעוניים פרופורציונליים ליחס הקרינה בשתי הרצועות.
מערכת אינפרא אדום:
מדחום אינפרא אדום מורכב ממערכת אופטית, גלאי צילום, מגבר אות, עיבוד אותות, פלט תצוגה וחלקים אחרים. המערכת האופטית מרכזת את אנרגיית הקרינה האינפרא אדומה של המטרה בשדה הראייה שלה, וגודל שדה הראייה נקבע על פי החלקים האופטיים של המדחום ומיקומם. אנרגיית האינפרא אדום ממוקדת בפוטו-גלאי ומומרת לאות חשמלי מתאים. האות מומר לערך הטמפרטורה של המטרה הנמדדת לאחר תיקון על ידי המגבר ומעגל עיבוד האותות, ומתוקן על פי האלגוריתם של הטיפול הפנימי של המכשיר ופליטת המטרה.
ניתן לחלק את המבחר של מדי חום אינפרא אדום לשלושה היבטים:
מחווני ביצועים, כגון טווח טמפרטורה, גודל נקודה, אורך גל עבודה, דיוק מדידה, זמן תגובה וכו'; סביבה ותנאי עבודה, כגון טמפרטורת סביבה, חלון, תצוגה ופלט, אביזרי הגנה וכו'; לאפשרויות אחרות, כמו קלות שימוש, תחזוקה וביצועי כיול ומחיר וכו', יש גם השפעה מסוימת על בחירת המדחום. עם טכנולוגיה ופיתוח מתמשך, העיצובים הטובים ביותר וההתקדמות החדשה במדי חום אינפרא אדום מספקים למשתמשים מגוון של מכשירים פונקציונליים ורב-תכליתיים, ומרחיבים את הבחירה.
קבע את טווח הטמפרטורות:
טווח מדידת הטמפרטורה הוא מדד הביצועים החשוב ביותר של המדחום. לדוגמה, מוצרי Raytek מכסים את הטווח של -50 מעלות - פלוס 3000 מעלות , אך לא ניתן לעשות זאת על ידי סוג אחד של מדחום אינפרא אדום. לכל דגם של מדחום יש טווח טמפרטורות ספציפי משלו. לכן, טווח הטמפרטורות הנמדד של המשתמש חייב להיחשב מדויק ומקיף, לא צר מדי ולא רחב מדי. על פי חוק קרינת הגוף השחור, השינוי של אנרגיית הקרינה הנגרם על ידי טמפרטורה בפס הגל הקצר של הספקטרום יעלה על השינוי של אנרגיית הקרינה הנגרם כתוצאה משגיאת הפליטה.
קבע את גודל היעד:
על פי העיקרון ניתן לחלק מדי חום אינפרא אדום למדחום מונוכרומטי ומדחום דו-צבעי (מדחום קולורימטרי קרינה). עבור מדחום מונוכרומטי, שטח המטרה שיש למדוד צריך למלא את שדה הראייה של המדחום במהלך מדידת הטמפרטורה. מומלץ שגודל היעד הנמדד יעלה על 50 אחוז משדה הראייה. אם גודל המטרה קטן משדה הראייה, אנרגיית הקרינה ברקע תיכנס לענף האודיו-ויזואלי של המדחום כדי להפריע לקריאת מדידת הטמפרטורה, וכתוצאה מכך שגיאות. לעומת זאת, אם המטרה גדולה משדה הראייה של המדחום, המדחום לא יושפע מהרקע מחוץ לאזור המדידה.
עבור מדחום Raytek שני צבעים, הטמפרטורה נקבעת על ידי היחס בין אנרגיית הקרינה בשתי פסי אורך גל עצמאיים. לכן, כאשר המטרה הנמדדת קטנה ואינה מלאה באתר, והימצאותם של עשן, אבק וחסימות בנתיב המדידה יחלישו את אנרגיית הקרינה, הדבר לא ישפיע על תוצאות המדידה. גם כאשר האנרגיה מוחלשת ב-95 אחוז, עדיין ניתן להבטיח את דיוק מדידת הטמפרטורה הנדרש. עבור המטרה הקטנה, שנמצאת בתנועה או רוטטת, נעה לעיתים בשדה הראייה, או עשויה לצאת חלקית משדה הראייה, בתנאים אלו, השימוש במדחום דו-צבעי הוא הבחירה הטובה ביותר. אם אי אפשר לכוון ישירות בין המדחום למטרה, ערוץ המדידה מעוקל, צר, חסום וכו', מדחום סיבים אופטיים דו-צבעיים הוא הבחירה הטובה ביותר. זאת בשל הקוטר הקטן והגמישות שלו להעביר אנרגיית קרינה אופטית על פני ערוצים מעוקלים, חסומים ומקופלים, ובכך לאפשר מדידה של מטרות שקשה לגשת אליהן, תנאים קשים או קרובים לשדות אלקטרומגנטיים.
קביעת רזולוציה אופטית (מרחק ורגישות)
הרזולוציה האופטית נקבעת על פי היחס בין D ל-S, שהוא היחס בין המרחק D בין המדחום למטרה לבין קוטר נקודת המדידה, S. אם יש להתקין את המדחום רחוק מהמטרה בגלל הסביבה תנאים, ויש למדוד מטרות קטנות, יש לבחור מדחום בעל רזולוציה אופטית גבוהה. ככל שהרזולוציה האופטית גבוהה יותר, יחס D:S גבוה יותר, כך עלות המדחום גבוהה יותר.
קבע את טווח אורך הגל:
תכונות הפליטה והשטח של חומר המטרה קובעות את התגובה הספקטרלית או אורך הגל של המדחום. לחומרי סגסוגת בעלי רפלקטיביות גבוהה, ישנה פליטות נמוכה או משתנה. באזור הטמפרטורה הגבוהה, אורך הגל הטוב ביותר למדידת חומרי מתכת הוא כמעט אינפרא אדום, וניתן לבחור את אורך הגל של 0.18-1.0μm. אזורי טמפרטורה אחרים יכולים לבחור באורכי גל של 1.6 מיקרומטר, 2.2 מיקרומטר ו-3.9 מיקרומטר. מכיוון שחלק מהחומרים שקופים באורכי גל מסוימים, אנרגיית אינפרא אדום תחדור לחומרים אלו, ולכן יש לבחור אורכי גל מיוחדים עבור חומר זה. לדוגמה, אורך הגל של 10 מיקרומטר, 2.2 מיקרומטר ו-3.9 מיקרומטר (הזכוכית שתיבדק צריכה להיות עבה מאוד, אחרת היא תעבור דרכה) נבחר למדידת הטמפרטורה הפנימית של הזכוכית; אורך הגל של 5.0 מיקרומטר נבחר למדידת הטמפרטורה הפנימית של הזכוכית; אורך הגל של 8-14 מיקרומטר מתאים לאזור המדידה הנמוך; אורך הגל של 3.43 מיקרומטר נבחר למדידת סרט פוליאתילן, ואורך הגל של 4.3 מיקרומטר או 7.9 מיקרומטר נבחר עבור פוליאסטר. אם העובי עולה על 0.4 מ"מ, נבחר אורך הגל של 8-14 מיקרומטר; לדוגמה, אורך הגל של פס צר 4.24-4.3μm משמש למדידת C02 בלהבה, אורך הגל של פס צר 4.64μm משמש למדידת C0 בלהבה, ואורך הגל של 4.47μm משמש כדי מידה N02 בלהבה.
קבע את זמן התגובה:
זמן התגובה מייצג את מהירות התגובה של מדחום האינפרא אדום לשינוי הטמפרטורה הנמדדת, המוגדרת כזמן הדרוש להגיע ל-95 אחוז מהאנרגיה של הקריאה המקסימלית. זה קשור לקבוע הזמן של הפוטו-גלאי, מעגל עיבוד האותות ומערכת התצוגה. זמן התגובה של מדחום האינפרא אדום החדש של bytek יכול להגיע ל-1ms. זה הרבה יותר מהיר משיטת מדידת טמפרטורת המגע. אם מהירות התנועה של המטרה מהירה מאוד או בעת מדידת יעד החימום המהיר, יש לבחור במדחום האינפרא אדום התגובה המהירה, אחרת לא תושג תגובת האות המספקת, מה שיפחית את דיוק המדידה. עם זאת, לא כל היישומים דורשים מדי חום אינפרא אדום עם תגובה מהירה. עבור תהליכים תרמיים נייחים או מטרה עם אינרציה תרמית, ניתן להרגיע את זמן התגובה של המדחום. לכן יש להתאים את בחירת זמן התגובה של מדחום האינפרא אדום למצב היעד הנמדד.
פונקציית עיבוד אותות:
מדידת תהליכים בדידים (כגון ייצור חלקים) שונה מתהליכים מתמשכים, המחייבת ממדחום אינפרא אדום לכלול פונקציות של עיבוד אותות (כגון החזקה שיא, החזקה בעמק, ערך ממוצע). לדוגמה, בעת מדידת הזכוכית על המסוע, יש צורך להשתמש בהחזקה בשיא, ואות הפלט של הטמפרטורה שלו מועבר לבקר.
תנאים סביבתיים שיש לקחת בחשבון:
לתנאי הסביבה של המדחום יש השפעה רבה על תוצאות המדידה, אותן יש להתחשב ולפתור כראוי, אחרת זה ישפיע על דיוק מדידת הטמפרטורה ואף יגרום לנזק למדחום. כאשר טמפרטורת הסביבה גבוהה מדי ויש אבק, עשן וקיטור, ניתן להשתמש באביזרים כגון מעילי הגנה, קירור מים, מערכות קירור אוויר ומטהרי אוויר המסופקים על ידי היצרן. אביזרים אלו יכולים לפתור ביעילות את ההשפעה הסביבתית ולהגן על המדחום למדידת טמפרטורה מדויקת. בעת זיהוי אביזרים, יש לדרוש שירותים סטנדרטיים ככל האפשר כדי להפחית את עלויות ההתקנה. כאשר עשן, אבק או חלקיקים אחרים מפרקים את אות האנרגיה הנמדד, מדחום דו-צבעי הוא הבחירה הטובה ביותר. ברעש, שדות אלקטרומגנטיים, רעידות או תנאי סביבה בלתי נגישים, או תנאים קשים אחרים, מדי חום סיבים אופטיים בצבע כפול הם הבחירה הטובה ביותר.
ביישומי חומרים אטומים או מסוכנים (כגון מיכלים או קופסאות ואקום), המדחום מתבונן דרך חלון. החומר חייב להיות בעל חוזק מספיק ולעבור את טווח אורכי הגל העבודה של המדחום המשמש. כמו כן, יש צורך לקבוע אם המפעיל צריך גם להתבונן דרך החלון, אז בחר את מיקום ההתקנה המתאים ואת חומר החלון כדי למנוע השפעה הדדית. ביישומי מדידת טמפרטורה נמוכה, חומרי Ge או Si משמשים בדרך כלל כחלונות, שהם אטומים לאור הנראה, והעין האנושית אינה יכולה לצפות במטרה דרך החלון. אם המפעיל צריך לעבור דרך יעד החלון, יש להשתמש בחומר אופטי המעביר גם קרינה אינפרא אדומה וגם אור נראה. לדוגמה, יש להשתמש בחומר אופטי המעביר גם קרינת אינפרא אדום וגם אור נראה, כגון ZnSe או BaF2, כחומר החלון.
פשוט לתפעול וקל לשימוש:
מדי חום אינפרא אדום צריכים להיות אינטואיטיביים, פשוטים לתפעול וקלים לשימוש על ידי מפעילים. ביניהם, מדחום אינפרא אדום נייד הוא מכשיר מדידת טמפרטורה קטן, קל משקל ונייד המשלב מדידת טמפרטורה ותפוקת תצוגה. לוח התצוגה יכול להציג טמפרטורה ולהפיק מידע טמפרטורה שונים, וחלקם ניתנים להפעלה באמצעות שלט רחוק או תוכנת מחשב.
במקרה של תנאי סביבה קשים ומורכבים, ניתן לבחור מערכת עם ראש מדידת טמפרטורה ותצוגה נפרדים להתקנה ותצורה קלה. ניתן לבחור את צורת פלט האות התואמת לציוד הבקרה הנוכחי.
כיול של מדי חום לקרינה אינפרא אדום:
יש לכייל מדי חום אינפרא אדום כדי להציג בצורה נכונה את הטמפרטורה של המטרה הנמדדת. אם המדחום המשומש אינו סובלני בשימוש, יש להחזירו ליצרן או למרכז התיקונים לכיול מחדש.
