آشنایی با پیرومتر و کاربرد آن

درباره آشنایی با پیرومتر و کاربرد آن بیشتر بدانید ...

آشنایی با پیرومتر و کاربرد آن

پیرومتر چیست

 

واژه پیرومتر (پایرومتر pyrometer) از دو واژه یونانی پیرو به معنای آتش و متر به معنای اندازه‌گیری متشکل شده است. پیرومتر ها نوعی ترمومتر مجهز به حسگر راه دور و مکانیزم اندازه گیری دما از راه دور هستند که برای اندازه‌گیری دما سطحی اجسام استفاده می‌شود. در تعریف علمی تر،  پایرومتر دستگاهی است که از یک فاصله خاص، دمای سطح را از طیف تشعشع حرارتی نشر داده شده از آن، که به طیف رادیومتری معروف است، اندازه گیری می کند. پیرومترهای مدرن یا ترمومترهای مادون قرمز pyrometer Infrared  دمای اشیای خنک‌تر را (زیر دمای اتاق) با شار تشعشعی مادون قرمز اندازه‌گیری می‌کنند. اساس کار پایرومتر بر مبنای انرژی پرتو های ساطع شده از جسم می باشد.

سایز هدف می تواند خیلی بزرگ و یا در نهایت کوچکی باشد برای مثال یک میکروسکوپ مادون قرمز توانایی متمرکز کردن روی یک سطح با قطری به کوچکی 0.003 اینج را دارد. برای بیشتر کاربردها، رنج سایز target پایرومتر های مادون قرمز از 0.1 در 2  تا 2  در 10اینچ  می باشد.

لزوم استفاده از پیرومتر

به طور کلی دماسنج های غیر تماسی  هنگامی به کار می رود که استفاه از یک نوع دماسنج تماسی مثل ترمومتر ترموکوپلی عملی نباشد. فرآیند های متعددی در صنعت وجود دارد که دماسنجی آنها یک امر ضروری است مثل اندازه گیری دمای کوره های القایی و غیره که عدم کنترل دمای تجهیزات می تواند موجب خسارت های جبران ناپذیری شود. در چنین فرآیند هایی به دلیل بالا بودن دمای فرآیند ( بیش از 1500 درجه ) نمی توان از تجهیزات اندازه گیر دما با تماس مستقیم  یا دماسنج های تماسی استفاده کرد زیرا قرار دادن تجهیزات در چنین دمایی سبب ذوب شدن یا خراب شدن آنها خواهد شد. هم چنین در مواردی که تماس سنسور دمایی ترمومتر با پروسه امکان پذیر نیست مانند هنگامی که پروسه و جسم تحت اندازه گیری متحرک باشد و یا دمای آن خیلی بالا باشد و یا هنگامی که فرآیند دارای مواد مخرب و زیان آور است از پیرومتر و یا دماسنج غیر تماسی  برای اندازه گیری دمای سطح اجسام استفاده می شود.

                               ترمومتر ارزان قیمت-پیرومتر ارزان قیمت

اصول کاری پیرومتر

ساده ترین نوع پایرومتر از يك تلسکوپ  ساخته شده است كه در آن يک لامپ  لامپ تنگستنی  كوچک و فيلتری قرمزرنگ قرار داده اند. پایرومتر را به طرف كوره يا هر جسم ديگری كه قصد، اندازه گيری دمای آن را دارند، نشانه گیری می کنند و از پشت لنز تلسکوپ به آن جسم نگاه می كنند. در ابتدا رشته درون لامپ با رنگ تیره بر روی زمينه روشن كوره دیده می شود، با عبور جريان برق از درون رشته تنگستنی لامپ و تنظيم آن به وسيله تغيير مقاومت رئوستایی، رنگ و روشنایی رشته را با روشنايی زمينه کوره تطبیق داده تا رشته از ديد ناظر ناپديد گردد. با یک درجه بندی متناسب بر روی رئوستا می توان از اين نوع دماسنج برای اندازه گيری دماهای بسيار زياد در حد ذوب و حتی بالاتر بدون نياز به تماس مستقيم استفاده كرد.

                             ترمومتر، پایرومتر، پیرومتر

   یک پیرومتر مدرن دارای سیستم نوری و یک ردیاب است. سیستم نوری، تشعشع حرارتی را روی ردیاب متمرکز می‌کند. سیگنال خروجی ردیاب (دمای T) با تشعشع حرارتی یا تابش j* شی‌ بواسطه قانون استفان-بولتزمن، ثابت تناسب σ (ثابت استفان-بولتزمن) و صدور شی ε وابسته می‌شود.

j*= ε σT4

 در دماسنج های غیر تماسی هیچ نیازی به تماس حرارتی مانند دیگر ترمومتر ها(مثل ترموکوبل‌ها یا ردیاب‌های حرارتی مقاومتی (RTD resistance temperature detectors) ها) نیست و  سنسور  برای اندازه گیری دما به تعادل حرارتی دست می‌یابند.

                           پیرومتر-ترموویژن-ترمومتر غیر تماسی

ترموویژن ها (دوربین های حرارتی)  که نوع پیچیده تری از ترمومتر های غیر تماسی هستند نیز بر اساس تکنولوژی و قواعد فوق کار می کنند.

دوربین ترموویژن thermographic camera

ترموویژن ها اساسا ترمومتر های غیر تماسی هستند که به صفحه نمایش های گرافیکی و سنسور های دمانگار مجهز شده اند.ترموویژن ها در اصل دوربین  ترموگرافی thermographic camera هستند که به تشخیص و واکاوی بهتر الگوی توزیع دمای سطحی اجسام کمک می کنند.

                           ترموویژن ارزان قیمت

ترمومترهای غیر تماسی ترموگراف یا به عبارت صحیح تر دوربین های ترموویژن تشعشع های مادون قرمز گسیل شده از تجهیزات و نقاط داغ  موجود را واکاوی کرده و روی صفحه نمایش گرافیکی خود و یا کامپیوتر نمایش می دهد و این  مزیت بالقوه دوربین ترموویژن است که  به کاربر خود اجازه می دهد بدون قطع تجهیزات و  متصل کردن آن به تجهیزی خاصی دمای نقطه مورد نظر را قرائت و  با دمای محیط  مقایسه کند با ترموویژن در برق و صنایع وابسته می توان شرایط  نقاط مهم مورد بررسی را سنجید و برای رفع عیب احتمالی  اقدام کرد و از قطعی های محتمل به خصوص در زمان پیک بار جلوگیری به عمل آورد . با  استفاده از دوربین های  ترموویژن در صنعت برق بعد از رفع عیب نیز می توان تجهیز را وارسی کرد و از رفع عیب  آن تجهیز اطمینان کامل حاصل کرد . در استفاده از دوربین ترموویژن بایستی دقت نمود تا نقاط گرم  به صورت اشتباهی شناسایی نشود به عنوان مثل وجود حرارت در سیم پیچ ترانس امری بدیهی می باشد و یا با روشن بودن یک هیتر در تابلوی محوطه پست و شناسایی آن توسط دوربین حرارتی فرض را بر وجود اتصال در مدارات نگذاریم مناسبترین زمان برای انجام  بازید ها توسط ترموویژن در پست های برق حدود غروب آفتاب است که میزان گرمای موثر آفتاب بر تجهیزات کمتر گشته و نور های اضافی روز مانع از دید دقیق حرارت بر روی دستگاه  دوربین حرارتی نمی شود.

                  ترموویژن در برق

موارد کاربرد پیرومتر

1- سطح های ظریف و باریک (delicate surface) مانند کاغذ و ورقه های پلاستیکی

2- اجسامی که حرکت سریع دارند.

به علاوه برای اندازه گیری یک جسم با دمای بالا سنسورهای پیرومتر در دمای پائین هستند بر خلاف ترموکوپل که باید در تماس با جسم داغ باشد.

چند مثال از موارد کاربرد پیرومتر:

1- می توان دمای یک جسم را که تحت فشار موانع قوی الکتریکی مثل کوره های القا گرمایی می باشد را به راحتی با پیرومتر اندازه گرفت.

2- اندازه گیری دمای یک کوه آتشفشان در حال انفجار

مزایای کارکرد تشعشعی پیرومتر

اندازه گیری دما از طریق تشعشع روش مناسبی تحت شرایط بد محیط مثل ترکیبات شیمیایی قوی و یا فشار و دمای بالا می باشد.

 

پیروالکتریک

نوع دیگری از دی تکتورهای حرارتی پیروالکتریک ها می باشد. چون خروجی الکتریکی به سرعت تغییر دما بیشتر از دمای خود دی تکتور بستگی دارد این نوع پیرومترها سرعت بالایی در جواب دهی دارند.

                               Pyroelectricity

معایب پیرومتر

1- یکی از عیب های پیرومترهای wide band خطایی است که ناشی از مقدار e می باشد چون e اغلب مواد ثابت نیستند با پهنای باند تغییر می کند بنابراین e به T بستگی دارد. اغلب پیرومترها شامل یک تنظیم کننده ها هستند که بازه اش از 1 تا 0.2 تغییر می کند.

پیچیدگی دیگری که در کار با پیرومتر وجود دارد، این است که انرژی ساطع شده از جسم سه قسمت می شود. جذب، عبور و بازتاب.

r-t=1- e

 r : ضریب بازتاب

T : ضریب عبور

e : ضریب نشر

مقدار e، r و t  ثابت نیستند.

مثلاًٌ  Sodea- lim glass  در مقابل تابش خورشید به صورت جسم شفاف عمل می کند ولی در مقابل اشعه مادون قرمز مانند جسم کدر عمل می کند. بنابراین یک ماده می تواند به صورت جسم کدر و یا شفاف عمل کند که بستگی به طول موج تابیده شده دارد.

 

برای دیدن دستگاه های پیرومتر – ترمومتر لیزری روی این نوشته کلیک کنید.

 

 

کلمات مرتبط:

پیرومتر چیست,پایرومتر,پیروالکتریک,ترمومتر,ترموویژن در برق,دوربین حرارتی,دماسنج تماسی,ترمومتر غیر تماسی,ترمومتر لیزری,دوربین ترموویژن,ترمومتر,ترموویژن ارزان قیمت,ترمومتر ارزان