Infraqizil termometrning nazariy printsipi va qo'llanilishi
Haroratni o'lchashning ko'plab usullari mavjud. Termometrlarni ikki turga bo'lish mumkin: kontaktli haroratni o'lchash asboblari va kontaktsiz haroratni o'lchash asboblari. Kontakt turiga tanish suyuqlik termometri, termojuft termometri va termal qarshilik termometri va boshqalar kiradi. Hammamizga ma'lumki, harorat isitish, gaz ta'minoti, ventilyatsiya va konditsioner tizimlarida eng muhim parametrlardan biridir. Ayniqsa, issiqlik muhandislik o'lchash jarayonida haroratning aniqligi ko'pincha tajribaning muvaffaqiyati yoki muvaffaqiyatsizligining kalitidir. Shu sababli, yuqori aniqlikdagi haroratni o'lchash asbobi muhandislikda juda muhimdir. Shuning uchun, ushbu maqolada haroratni o'lchash asboblarida infraqizil termometrlarning ba'zi printsiplari va qo'llanilishi keltirilgan.
Infraqizil haroratni o'lchashning nazariy printsipi:
Tabiatda ob'ektning harorati mutlaq noldan yuqori bo'lganda, ichki issiqlik harakati mavjudligi sababli, u atrof-muhitga doimiy ravishda elektromagnit to'lqinlarni, shu jumladan 0,75 mikron to'lqin diapazoni bo'lgan infraqizil nurlarni chiqaradi. 100 mikron. Uning xarakteristikasi shundaki, ma'lum bir harorat va to'lqin uzunligida ob'ekt tomonidan chiqarilgan nurlanish energiyasi maksimal qiymatga ega. Bu turdagi materiallar qora tan deb ataladi va uning aks ettirish koeffitsienti 1 ga o'rnatiladi. Boshqa materiallarning aks ettirish koeffitsienti 1 dan kichik bo'lib, u kulrang jism deb ataladi, chunki qora jismning spektral nurlanish kuchi P(lT) va maksimal harorat T Plankning aniqlashini qanoatlantiradi. Bu shuni ko'rsatadiki, T maksimal haroratda qora jismning l to'lqin uzunligidagi maydon birligiga to'g'ri keladigan nurlanish kuchi P (lT).
Harorat ko'tarilgach, ob'ektning nurlanish energiyasi kuchayadi. Bu infraqizil nurlanish nazariyasining boshlang'ich nuqtasi va bitta diapazonli infraqizil termometrning dizayn asosidir.
Haroratning oshishi bilan radiatsiya cho'qqisi qisqa to'lqinli yo'nalishga (chapga) o'tadi va u Wien siljish teoremasini qondiradi, cho'qqidagi to'lqin uzunligi maksimal harorat T ga teskari proportsionaldir va nuqta chiziq chiziqdir. cho'qqini bog'lash. Ushbu formula bizga nima uchun yuqori haroratli termometrlar asosan qisqa to'lqinlarda, past haroratli termometrlar esa uzoq to'lqinlarda ishlashini aytadi.
Nurlanish energiyasining harorat bilan o'zgarish tezligi qisqa to'lqinda uzun to'lqinga qaraganda kattaroqdir, ya'ni qisqa to'lqinda ishlaydigan termometr nisbatan yuqori signal-shovqin nisbati (yuqori sezuvchanlik) va kuchli. aralashuvga qarshi. Termometr eng yuqori to'lqin uzunligida ishlashni tanlashga harakat qilishi kerak. Ayniqsa, past harorat va kichik nishonlar bo'lsa, bu ayniqsa muhimdir.
Ikki: Infraqizil termometr optik tizim, fotoelektrik detektor, signal kuchaytirgich, signalni qayta ishlash, displey chiqishi va boshqa qismlardan iborat. O'lchangan ob'ektdan va qayta aloqa manbasidan nurlanish modulyator tomonidan modulyatsiya qilinadi va keyin infraqizil detektorga kiritiladi. Ikkala signal o'rtasidagi farq anti-kuchaytirgich tomonidan kuchaytiriladi va qayta aloqa manbasining haroratini nazorat qiladi, shuning uchun qayta aloqa manbasining spektral nurlanishi ob'ekt bilan bir xil bo'ladi. Displeyda o'lchangan ob'ektning yorqinligi harorati ko'rsatiladi
Ishlash ko'rsatkichlari va uchta infraqizil termometrni tanlash:
Infraqizil termometrlarning ishlash ko'rsatkichlari quyidagilarni o'z ichiga oladi: haroratni o'lchash diapazoni, displey o'lchamlari, aniqligi, ish muhiti harorat diapazoni, takrorlanuvchanlik, nisbiy namlik, javob vaqti, quvvat manbai, javob spektri, o'lchami, maksimal qiymat ko'rsatish, vazn, emissiya va boshqalar. Diqqat qiling tanlashda quyidagilarga:
1. Haroratni o'lchash diapazonini aniqlang: Haroratni o'lchash diapazoni termometrning eng muhim ishlash ko'rsatkichidir. Har bir turdagi termometrning o'ziga xos harorat oralig'i mavjud. Shuning uchun foydalanuvchining o'lchagan harorat diapazoni juda tor va juda keng emas, aniq va har tomonlama ko'rib chiqilishi kerak. Qora tananing nurlanishi qonuniga ko'ra, spektrning qisqa to'lqin uzunlikdagi diapazonida harorat ta'siridan kelib chiqqan nurlanish energiyasining o'zgarishi emissivlik xatosidan kelib chiqadigan nurlanish energiyasining o'zgarishidan oshib ketadi.
2 Maqsadli o'lchamni aniqlang: Infraqizil termometrlarni printsip bo'yicha bitta rangli termometrlarga va ikki rangli termometrlarga (radiatsion kolorimetrik termometrlarga) bo'lish mumkin. Monoxromatik termometr uchun haroratni o'lchashda o'lchanadigan maqsadning maydoni termometrning ko'rish maydonini to'ldirishi kerak. O'lchangan maqsad hajmi ko'rish maydonining 50 foizidan oshishi tavsiya etiladi. Agar maqsadli o'lcham ko'rish maydonidan kichikroq bo'lsa, fon radiatsiya energiyasi termometrning vizual va akustik belgilariga kiradi va haroratni o'lchash ko'rsatkichlariga aralashib, xatolarga olib keladi. Aksincha, agar nishon pirometrning ko'rish maydonidan kattaroq bo'lsa, pirometrga o'lchov maydonidan tashqaridagi fon ta'sir qilmaydi. Ikki rangli pirometr uchun harorat ikkita mustaqil to'lqin uzunligi diapazonidagi nurlanish energiyasining nisbati bilan aniqlanadi. Shuning uchun, o'lchanadigan maqsad kichik bo'lsa, ko'rish maydonini to'ldirmasa va o'lchash yo'lida radiatsiya energiyasini susaytiradigan tutun, chang va to'siqlar mavjud bo'lsa, u o'lchov natijalariga sezilarli ta'sir ko'rsatmaydi. . Kichik va harakatlanuvchi yoki tebranuvchi nishonlar uchun ikki rangli termometr eng yaxshi tanlovdir. Bu yorug'lik nurlarining diametrining kichikligi va ularning egiluvchan, bloklangan va buklangan kanallar orqali yorug'lik nurlanish energiyasini tashish uchun moslashuvchanligi bilan bog'liq.
3 Masofa koeffitsientini aniqlang (optik aniqlik): Masofa koeffitsienti D:S nisbati bilan aniqlanadi, ya'ni termometr probi orasidagi D masofasining nishonga va o'lchangan nishonning diametriga nisbati. Agar termometr atrof-muhit sharoitlari tufayli nishondan uzoqroqda o'rnatilishi kerak bo'lsa va kichik nishonni o'lchash kerak bo'lsa, yuqori optik o'lchamli termometrni tanlash kerak. Optik aniqlik qanchalik yuqori bo'lsa, ya'ni D:S nisbati oshirilsa, pirometrning narxi shunchalik yuqori bo'ladi. Agar termometr nishondan uzoqda bo'lsa va nishon kichik bo'lsa, yuqori masofa koeffitsientiga ega termometrni tanlash kerak. Ruxsat etilgan fokus uzunligiga ega bo'lgan pirometr uchun optik tizimning fokus nuqtasi nuqtaning eng kichik pozitsiyasi bo'lib, fokus nuqtasiga yaqin va uzoqroq nuqta ortadi. Ikkita masofaviy omil mavjud.
4. To'lqin uzunligi diapazonini aniqlang: maqsadli materialning emissiyasi va sirt xususiyatlari pirometr spektrining mos keladigan to'lqin uzunligini aniqlaydi. Yuqori aks ettiruvchi qotishma materiallar uchun past yoki o'zgaruvchan emissiya mavjud. Yuqori haroratli hududda metall materiallarni o'lchash uchun eng yaxshi to'lqin uzunligi yaqin infraqizil hisoblanadi va 0.8-1.0 mkm tanlanishi mumkin. Boshqa harorat zonalari 1,6 mkm, 2,2 mm va 3,9 mm ni tanlashi mumkin. Ba'zi materiallar ma'lum bir to'lqin uzunligida shaffof bo'lganligi sababli, infraqizil energiya bu materiallarga kirib boradi va bu material uchun maxsus to'lqin uzunligini tanlash kerak.
5 Javob vaqtini aniqlang: Javob vaqti infraqizil termometrning o'lchangan harorat o'zgarishiga reaktsiya tezligini ko'rsatadi, bu yakuniy o'qish energiyasining 95 foiziga erishish uchun zarur bo'lgan vaqt sifatida belgilanadi va u vaqt doimiysi bilan bog'liq. fotodetektor, signalni qayta ishlash sxemasi va displey tizimi bilan bog'liq. Maqsadning harakatlanish tezligi juda tez bo'lsa yoki tez qizdirilgan nishonni o'lchashda tezkor javob beruvchi infraqizil termometrni tanlash kerak, aks holda signalning etarli javobiga erishilmaydi va o'lchov aniqligi pasayadi. Biroq, barcha ilovalar tez javob beradigan infraqizil termometrni talab qilmaydi. Termal inertiyaga ega bo'lgan statik yoki maqsadli termal jarayonlar uchun pirometrning javob vaqti bo'shashishi mumkin.
6. Signalni qayta ishlash funktsiyasi: Diskret jarayon (masalan, qismlarni ishlab chiqarish) va uzluksiz jarayon o'rtasidagi farqni hisobga olgan holda, infraqizil termometr bir nechta signalni qayta ishlash funktsiyalariga ega bo'lishi kerak (masalan, tepalik, vodiyni ushlab turish, o'rtacha qiymat) tanlang, masalan, konveyer tasmasidagi haroratni o'lchash Shishadan foydalanilganda, ushlab turish uchun eng yuqori qiymatdan foydalanish kerak va uning haroratining chiqish signali kontrollerga yuboriladi. Aks holda, termometr shishalar orasidagi pastroq harorat qiymatini o'qiydi. Agar maksimal ushlab turishdan foydalansangiz, termometrning javob berish vaqtini shishalar orasidagi vaqt oralig'idan biroz uzunroq qilib qo'ying, shunda kamida bitta shisha har doim o'lchov ostida bo'ladi.
7 Atrof-muhit sharoitlarini hisobga olish: Termometrning atrof-muhit sharoitlari o'lchov natijalariga katta ta'sir ko'rsatadi, ular ko'rib chiqilishi va to'g'ri hal qilinishi kerak, aks holda u haroratni o'lchash aniqligiga ta'sir qiladi va hatto zarar etkazadi. Atrof-muhit harorati yuqori bo'lsa va chang, tutun va bug 'bo'lsa, ishlab chiqaruvchi tomonidan taqdim etilgan himoya qopqog'i, suv sovutish, havo sovutish tizimi, havo tozalash moslamasi va boshqa aksessuarlar tanlanishi mumkin. Ushbu aksessuarlar atrof-muhit ta'siriga samarali javob berishi va haroratni aniq o'lchash uchun termometrni himoya qilishi mumkin. Aksessuarlar ko'rsatilganda, o'rnatish xarajatlarini kamaytirish uchun imkon qadar standartlashtirish xizmatini so'rash kerak.
8. Infraqizil nurlanish termometrini kalibrlash: infraqizil termometr o'lchangan maqsadning haroratini to'g'ri ko'rsatishi uchun kalibrlangan bo'lishi kerak. Agar ishlatilgan termometrning harorat o'lchovi foydalanish vaqtida tolerantlikdan tashqarida bo'lsa, uni qayta kalibrlash uchun ishlab chiqaruvchiga yoki ta'mirlash markaziga qaytarish kerak.
To'rtta infraqizil termometrning xususiyatlari
1. Kontaktsiz o'lchash: O'lchangan harorat maydonining ichki qismiga yoki yuzasiga tegishi shart emas, shuning uchun u o'lchangan harorat maydonining holatiga aralashmaydi va termometrning o'zi harorat maydoni tomonidan shikastlanmaydi.
2. Keng o'lchov diapazoni: Bu kontaktsiz harorat o'lchovi bo'lgani uchun, termometr yuqori yoki past haroratli maydonda emas, balki normal haroratda yoki termometr tomonidan ruxsat etilgan sharoitlarda ishlaydi. Oddiy sharoitlarda u minus o'nlab gradusdan uch ming darajadan ortiq darajani o'lchashi mumkin.
3. Tez haroratni o'lchash tezligi: ya'ni tezkor javob vaqti. Maqsadning infraqizil nurlanishi qabul qilingan ekan, harorat qisqa vaqt ichida o'rnatilishi mumkin.
4. Yuqori aniqlik: Infraqizil haroratni o'lchash ob'ektning harorat taqsimotini kontakt haroratini o'lchash kabi buzmaydi, shuning uchun o'lchov aniqligi yuqori.
5. Yuqori sezuvchanlik: Ob'ektning haroratida kichik o'zgarish bo'lsa, radiatsiya energiyasi sezilarli darajada o'zgaradi, buni aniqlash oson. Kichkina harorat maydoni va haroratini o'lchashi mumkin
6. Harorat taqsimotini o'lchash va harakatlanuvchi yoki aylanadigan jismlarning haroratni o'lchash. Xavfsiz va uzoq xizmat muddati.
Beshta infraqizil termometrning kamchiliklari:
1. Atrof-muhit omillari (atrof-muhit harorati, havodagi chang va boshqalar) ta'sirida zaif.
2. Yorqin yoki jilolangan metall yuzaning harorat ko'rsatkichiga katta ta'sir ko'rsatadi
3. Faqatgina ob'ektning tashqi haroratini o'lchash bilan cheklangan, ob'ekt ichidagi haroratni o'lchash va to'siqlar mavjud bo'lganda noqulay.
Oltita infraqizil termometrdan foydalanish bo'yicha ehtiyot choralari:
(1) Sinov qilinayotgan ob'ektning emissiyasi aniq aniqlanishi kerak;
(2) Atrofdagi muhitda yuqori haroratli ob'ektlarning ta'siridan saqlaning;
(3) Shaffof materiallar uchun atrof-muhit harorati o'lchangan ob'ektning haroratidan past bo'lishi kerak;
(4) Termometr o'lchanadigan ob'ekt yuzasiga vertikal ravishda tekislanishi kerak va hech qanday holatda burchak 30 darajadan oshmasligi kerak
(5) Yorqin yoki jilolangan metall yuzalarda haroratni o'lchash uchun foydalanilmaydi va shisha orqali haroratni o'lchash uchun ishlatilmaydi;
(6) Kuzatuv koeffitsientini to'g'ri tanlang, maqsad diametri ko'rish maydonini to'ldirishi kerak;
(7) Agar infraqizil termometr to'satdan 20 daraja yoki undan yuqori atrof-muhit harorati farqiga duchor bo'lsa, o'lchov ma'lumotlari noto'g'ri bo'ladi va o'lchangan harorat qiymati harorat muvozanatlashgandan keyin olinadi. .
Yetti takomillashtirish rejasi:
Oddiy infraqizil termometr faqat ob'ektning tashqi haroratini o'lchash bilan cheklanganligi sababli, ob'ekt ichidagi haroratni va to'siqlar mavjud bo'lganda o'lchash noqulay, shuning uchun aniqlash boshiga optik tolali qism qo'shilishi mumkin va ob'ektiv kichik ko'rish burchagi bilan old uchida o'rnatilishi mumkin, shunda o'lchangan ob'ektning nurlanish energiyasi optik tolaning ichki qismiga linzalardan o'tadi. Optik tolada bir nechta aks ettirishdan so'ng, u detektorga uzatiladi. Optik tolaning erkin egilishi mumkinligi sababli, radiatsiya erkin aylantirilishi mumkin, bu ob'ektning ichki haroratini o'lchash muammosini hal qiladi va to'siqlar bilan bloklangan burchaklar kabi joylarning haroratini o'lchashi mumkin.
