עיקרון המדידה תקן ומגמת פיתוח של מדחום אינפרא אדום
ישנם יתרונות רבים למדידת טמפרטורה ללא מגע עם מדחום אינפרא אדום, והיישומים שלה נעים מחפצים קטנים או שקשה להגיע אליהם ועד כימיקלים קורוזיביים ומשטחים רגישים. מאמר זה ידון ביתרון זה, ייתן את ההחלטיות בבחירה הנכונה של מדחום אינפרא אדום וכו' כדי להמחיש את היקף היישום. עקב תנועת אטומים ומולקולות, כל עצם יקרין גלים אלקטרומגנטיים. אורך הגל או הטווח הספקטרלי החשוב ביותר למדידת טמפרטורה ללא מגע הוא 0.2 עד 2.0 מיקרומטר. קרניים טבעיות בטווח זה נקראות קרינה תרמית או קרני אינפרא אדום.
מכשיר בדיקה למדידת טמפרטורה על ידי קרני אינפרא אדום המוקרנות על ידי אובייקט בדיקה נקרא מדחום קרינה, מדחום קרינה או מדחום אינפרא אדום לפי התקן התעשייתי הגרמני DIN16160. ייעודים אלה חלים גם על אותם מכשירים המודדים טמפרטורה על ידי קרינה צבעונית גלויה המוקרנת על ידי גוף, ושנובעים טמפרטורה מצפיפות קרינה ספקטרלית יחסית.
ראשית, היתרונות של מדידת טמפרטורה מדחום אינפרא אדום
למדידת טמפרטורה ללא מגע על ידי קליטת קרני אינפרא אדום המוקרנות מהאובייקט הנמדד יש יתרונות רבים. בדרך זו ניתן למדוד חפצים שקשה להגיע אליהם או נעים ללא בעיות, כמו חומרים בעלי תכונות העברת חום גרועות או קיבולת חום נמוכה. זמן התגובה הקצר מאוד של מדחום האינפרא אדום מאפשר ויסות מהיר ויעיל של הלולאה. למדחום אין חלקי שחיקה, כך שאין עלויות שוטפות כפי שיש עם מדי חום. במיוחד עבור עצמים קטנים שיש למדוד, כמו מדידת מגע, תהיה טעות מדידה גדולה עקב המוליכות התרמית של האובייקט. כאן ניתן להשתמש במדחום ללא כל בעיה, ולכימיקלים אגרסיביים או למשטחים רגישים, כמו על מסילות צבועים, נייר ופלסטיק. באמצעות מדידת השלט הרחוק למרחקים ארוכים הוא יכול להתרחק מהאזור המסוכן, על מנת שהמפעיל לא יהיה בסכנה.
2. מבנה עקרוני של מדחום אינפרא אדום
קרני האינפרא אדום המתקבלות מהאובייקט הנמדד ממוקדות בגלאי דרך העדשה דרך המסנן. הגלאי מייצר אות זרם או מתח פרופורציונלי לטמפרטורה באמצעות שילוב צפיפות הקרינה של האובייקט הנמדד. ברכיבים החשמליים המחוברים לאחר מכן, אות הטמפרטורה עובר ליניאריזציה, אזור הפליטה מתוקן ומומר לאות פלט סטנדרטי.
באופן עקרוני, ישנם שני סוגים של מדי חום ניידים ומדחום קבוע. לכן, בעת בחירת מדחום אינפרא אדום מתאים לנקודות מדידה שונות, המאפיינים הבאים יהיו העיקריים שבהם:
1. איימר
לקולימטור יש את האפקט הזה, וניתן לראות את גוש המדידה או נקודת המדידה שמצביעה על ידי מד החום, ולעתים קרובות ניתן להשתמש בקולימטור עבור עצמים שנמדדו בשטח גדול. עבור עצמים קטנים ומרחקי מדידה ארוכים, מומלצים כוונות עם מאזניים של לוח המחוונים או נקודות הצבעה בלייזר בצורה של עדשות מעבירות אור.
2. עדשה
העדשה קובעת את הנקודה הנמדדת של הפיירומטר. עבור עצמים בעלי שטח גדול, פירומטר עם אורך מוקד קבוע מספיק בדרך כלל. אך כאשר מרחק המדידה רחוק מנקודת המיקוד, התמונה בקצה נקודת המדידה תהיה לא ברורה. מסיבה זו, עדיף להשתמש בעדשת זום. בתוך טווח הזום הנתון, מד החום יכול להתאים את מרחק המדידה. למדחום העדכני ביותר יש עדשה הניתנת להחלפה. ניתן לבדוק מחדש את העדשה הקרובה והעדשה הרחוקה ללא כיול. החלף.
3. חיישנים, כלומר מקלטים ספקטרליים
הטמפרטורה עומדת ביחס הפוך לאורך הגל. בטמפרטורות נמוכות של עצמים מתאימים חיישנים הרגישים לאזורים ספקטרליים של גלים ארוכים (חיישני סרט חם או חיישנים פירואלקטריים), בטמפרטורות גבוהות ישמשו חיישנים רגישים לגלים קצרים המורכבים מגרמניום, סיליקון, אינדיום-גליום וכו'. חיישנים.
בעת בחירת הרגישות הספקטרלית, שקול גם את פסי הקליטה של מימן ופחמן דו חמצני. בטווח אורכי גל מסוים, מה שנקרא "חלון אטמוספרי", H2 ו-CO2 כמעט שקופים לקרני אינפרא אדום, ולכן רגישות האור של המדחום חייבת להיות בטווח זה על מנת לשלול את ההשפעה של שינויי ריכוז אטמוספריים בעת מדידה. סרטים דקים או כוסות, יש גם לקחת בחשבון שחומרים אלה אינם נחדרים בקלות באורך גל מסוים. על מנת להימנע משגיאת המדידה הנגרמת על ידי אור הרקע, השתמש בחיישן מתאים הקולט רק את טמפרטורת פני השטח. למתכות יש תכונה פיזית זו, והפליטה עולה עם הירידה באורך הגל. מניסיון, כדי למדוד את הטמפרטורה של מתכות, בדרך כלל בחר * אורך גל מדידה קצר.
3. מגמת התפתחות
כמו בתחומי טכנולוגיית חישה רבים, מגמת הפיתוח של מדי חום היא גם לצורות קטנות ומעודנות, קליפות עגולות עם חוטים מרכזיים הן הצורות האידיאליות ביותר להתקנה על מכונות וציוד, ומגמת התפתחות זו היא המימוש הוא באמצעות מזעור מתמשך של חשמל רכיבים, וחשבון גבוה כדי להפוך רכיבים חשמליים קטנים ועדינים יותר להתעבות בחללים קטנים יותר ויותר. בהשוואה לטכנולוגיה האנלוגית בעבר, הדיוק של גובה הליניאריזציה של אות הגלאי משתפר באמצעות יישום של מיקרו-בקרים, ובכך גם משפר את דיוק המכשיר.
אספקת השוק דורשת קליטה מהירה וזולה של ערכי מדידה, שיכולה להוציא ישירות אות זרם/מתח לינארי פרופורציונלי לטמפרטורה. עיבוד ערכי מדידה, כגון פונקציות הרמה, אחסון ערכים מיוחדים או מגעי גבול יוצבו במכשיר החכם. אם המכונה פועלת, וניתן גם לכוונן אותה על ידי ה-SPS בשלב זה. באמצעות שימוש בבקרות גוף, ניתן כיום לממש את ממשק אפיק הנתונים ללא בעיות, אך חיבור הרשת טרם מומש, והמשך העיבוד של האות ממשיך להשתמש באות האנלוגי הסטנדרטי של פעם. בגזרת הגלאים נעשה שימוש בחומר חדש כחיישן פוטו-אלקטרי, המוכיח את שיפור הרגישות ואף שיפור הרזולוציה. בחיישני סרט חם, חיישנים חדשים דורשים רק זמני התאמה קצרים יותר, הפיתוחים האחרונים בפירומטרים עם קולימטורים, הם עדשות מתחלפות עם זום, ניתנות להחלפה ללא בדיקות כיול חוזרות, משתמשים באותו בסיס עבור עמדות מדידה שונות מכשירים חוסכים בעלויות ניהול מחסן.
רביעית, הקריטריונים העיקריים לבחירת מדחום
השימוש במדחום נקבע בעיקר לפי טווח המדידה. בין אם זה מתח המדידה או הערך ההתחלתי של אזור המדידה, זה צריך להיות בקנה אחד עם דרישות עבודת המדידה. ככל שמתח המדידה גדול יותר, כך הרזולוציה קטנה יותר, כך שהדיוק גבוה יותר. במיוחד כאשר הערך ההתחלתי של טמפרטורת המדידה נמוך, הדיוק יוכפל אם נבחר מתח מדידה גדול, ולכן מומלץ לבחור את מתח המדידה הקטן ביותר האפשרי.
הערך ההתחלתי של אזור המדידה קובע את רגישות הספקטרום, כמו גם את סוג הגלאי. ברור ששגיאת המדידה קטנה מזו של חיישן הגל הארוך בחיישן הגל הקצר עקב התאמה שגויה של הפליטה, כך שחיישן הסרט החם (8~14μm) ב-800 מעלות, שגיאת המדידה הנגרמת על ידי התאמה שגויה של הפליטה תהיה גדולה פי חמישה מזו של חיישן גרמניום-פוטודיודה (1,1~1,6מיקרומטר). טווח המדידה המותר של חיישן הפוטודיוד הגרמניום הוא מ-250 מעלות צלזיוס בערך.
