88843088 - 88843025 - 88848075 info@hlcgroup.ir

حرارت سنج های تشعشعات مادون قرمز (Infraed Radiation Thermometers)

مادون قرمز

مقالات سنسور

حرارت سنج های تشعشعات مادون قرمز (Infraed Radiation Thermometers)

ارسال شده توسط amini

 

infraredthermometerعکس

 

 

 

 

 

 

تمام اجسام در دماهای مختلفی که قرار دارند از خود رنگ و نور به خصوصی را منتشر می نمایند که از این نور یا همان توان حرارتی منتشر شده از یک جسم ,می توان به عنوان اندازه گیری دما استفاد کرد ;بدین صورت که بر اساس طیف نور منتشر شده از جسم می توان دمای اجسام را بدست آورد.

طیف مادون قرمز از طیف امواجی است که شامل نورهای مرئی و امواج فرابنفش می باشد. طیف مادون قرمز انرژی گسیل شده در طول موج های ۰٫۷۵ تا ۱۰۰ میکرو متر می باشد که به عنوان تابش زیر قرمز شناخته می شود . مادون قرمز نوعی تابش الکترو مغناطیسی است که در اثر ارتعاش و چرخش اتم ها و مولکول های  ماده در دماهای بیشتر از صفرمطلق تولید می شود .اگر دمای منبع تابش کننده ۱۰۰۰kباشد ,انرژی گسیل شده به صورت نور قرمز با طول موج ۰٫۷۵ میکرو متر قابل رویت است . در واقع با افزایش درجه حرارت امواج مادون قرمز با طول موج کمتر ولی انرژی بیشتر صاطع می شوند.

میزان توانایی یک جسم درانتشار انرژی IR حساسیت گفته می شود که با استفاده از  این انرژی می توان دمای یک جسم را تعیین کرد ;به عبارت دقیق تر ,نسبت انرژی منتشر شده توسط یک جسم ,به انرژی منتشر شده توسط یک جسم سیاه در همان دما را قابلیت انتشار یا حساسیت  گویند;در این تعریف جسم سیاه عبارت است از جسمی که قابلیت جذب  همه ی طول موج های الکترو مغناطیس را دارد .حساسیت می توانند از صفر (آیینه براق ) تا یک (جسم  سیاه) تغییر کند .

در ساختار آشکار ساز با در نظر گرفتن محدوده ی طول موجی که جسم  یا محیط  ازخود,امواج مادون قرمز ساطع می کند.,فیلتر IRانتخاب می گردد . این فیلتر امواج مادون قرمز را از خود عبور داده و بقیه ی امواج  مزاحم را حذف می نمایند .به طور مثال فیلتر با طول موج ۳٫۴۳ میکرو متر برای اندازه گیری درجه حرارت پلی اتیلن و طول موج یک میکرومتر برای فلزات مناسب می باشد . در زیر اجزای یک نمونه سنسور اندازه گیری دمای تشعشع مادون قرمز نشان داده شده است .

مهم ترین بخش حرارت سنج های مادون قرمز ,آشکار ساز IRمی باشد که این آشکار ساز ها به دو دسته دتکتورهای  حرارتی و دتکتورهای  کوانتومی  تقسیم می شوند که در ادامه به تشریح هر یک پرداخته شده است .

الف)دتکتور های حرارتی :

در آشکار سازهای حرارتی آشکار سازی دمای المان با توجه به میزان جذب پرتوهای الکترومغناطیس تغییر می کند ;در نتیجه می توان از تغییرات پارامتر دما به عنوان معیار مناسبی جهت اندازه گیری انرژی جذبی استفاده نمود.به منظور اندازه گیری پارامتر دما می توان از دتکتور ترموکوپل و یا دتکتور پیرو الکتریک استفاده کرد که در ادامه به بررسی ویژگی هر یک پرداخته شده است.

           I.دتکتور ترموکوپل :

 مطابق آنچه درمبحث ترموکوپل بیان شد,ترموکوپل از دو فلز غیر هم جنس تشکیل شده است که با حرارت دادن نقطه اتصال آن ها یک ولتاژ الکتریکی ضعیف در حد mv ایجاد میگردد. ترموکوپل های تابشی از دو فلز Bismuth و Antimony تشکیل شده است که در اثر جذب انرژی مادون قرمز و افزایش درجه حرارت  ,در خروجی یک ولتاژ ضعیف تولید می نمایند که می توان با اندازه گیری آن دما را اندازه گیری کرد.

         II.دتکتور پیروالکتریک :

المان پیرو الکتریک شامل دو الکترود می باشد که با جذب انرژی مادون قرمز موجب تغییر دما وبار سطحی ماده پیروالکتریک می شودکه درخروجی به صورت ولتاژیاجریان ظاهر می شود .

به منظور رسیدن به نسبت سیگنال به نویز مناسب ازیک چاپر برای قطع و وصل جریان تابشی به المان  استفاده می گردد;در نتیجه با تقویت  سیگنال متناوب خروجی و حذف سیگنال مستقیم می توان نویز را تا حد زیادی حذف کرد .شکل زیر نحوه عملکرد یک دتکتور پیروالکتریک را نشان می دهد .

ب)دتکتور های کوانتومی :

در این دتکتورها  جذب امواج مادون قرمز موجب افزایش تعداد الکترون ها  با سطح انرژی بالاتر در مواد نیمه هادی می شود; این دتکتورها دارای سرعت بسیار بالایی می باشند و سرعت پاسخ دهی آن ها در حد نانوثانیه نیز می رسد ,در صورتی که سرعت پاسخ دتکتور های حرارتی در حد میکرو ثانیه می باشد.  

 

 

 

 

 

 

نوشته شده توسط amini

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

جهت اطلاع از آخرین اخبار محصولات و مقالات آموزشی در خبرنامه سایت عضو شوید

می خواهم به روز باشم