Bilim ve Teknoloji

Kızılötesi Termometre Nasıl Çalışır?

Kızılötesi termometreler, sıcaklığını ölçmek için bir nesne tarafından yayılan kızılötesi enerjiyi ölçen cihazlardır. Kızılötesi termometrenin temel prensibi ve çalışması hakkında bilgi edinmek için aşağı kaydırın.

Termometre, sıcaklık veya sıcaklık gradyanını ölçen bir cihazdır. Bu cihazın iki önemli temel bileşeni sensör ve göstergedir. Sensör, bir cismin sıcaklığını algılayan bileşendir ve gösterge, sıcaklık değerini kalibre edilmiş bir ölçekte gösterir. Kızılötesi termometreler, bir nesnenin yaydığı kızılötesi enerjiyi ölçerek bir nesnenin sıcaklığını ölçer.

Kızılötesi Termometre Nasıl Çalışır?

Kızılötesi (IR) enerjisi, elektromanyetik spektrumun belirli bir bölümünü kaplar. Kızılötesi ışınların elektromanyetik radyasyonunun frekansı, görünür ışığın frekans aralığının altındadır ve bu, kızılötesi ışınları insan gözüyle görünmez kılar. Kızılötesi radyasyonun dalga boyu 0,7 mikron ila 1000 mikron arasındadır, ancak bu cihazlar 0,7 mikron ila 14 mikron aralığında dalga boyuna sahip radyasyonu ölçebilir. Fakat bu cihazlar havanın sıcaklığını ölçemezler, çünkü tasarım öyledir ki, bu cihazın sensörü hedeften gelen radyasyonu algıladığında, sensör ile hedef arasındaki hava, son ölçümde herhangi bir sıcaklık değişimine neden olmamalıdır.

Emisivite adı verilen bir özellik, bu tür cihazların sıcaklık ölçümlerinde önemli bir faktördür. Emisivite, “belirli bir dalga boyunda ve yönde yüzey tarafından yayılan radyasyon yoğunluğunun aynı koşullar altında siyah bir cisim tarafından yayılana oranı” olarak tanımlanır. Yani siyah bir cismin salım gücü 1’dir. Tüm nesnelerin salım gücü 0 ile 1 arasındadır. Bu özellik göz önüne alındığında, iki ana cisim türü vardır.

Gri cisimler tüm dalga boylarında aynı emisyona sahiptir. Gri olmayan cisimler, dalga boyuna göre değişen yayıcılığa sahiptir. Bu değişiklik, sıcaklık ölçümlerinde doğruluk sorunlarına neden olur.

Bir nesneden gelen radyasyon sensör tarafından algılanır ve radyasyonu yakalar. Bu sensör, yaklaşık 0.0001 watt’lık bir radyasyonu bile algılayabildiği için çok hassastır. Isı enerjisi, yükseltilen ve çıkış voltajına dönüştürülen elektrik enerjisine dönüştürülür. Merkezi bir işlem birimi, elektrik sinyalini 16-bit, Analog-Dijital Dönüştürücü kullanarak dijitalleştirir ve işlemcinin içindeki Aritmetik Birim, ortam sıcaklığının ve emisyon değerinin değerinin bulunduğu Planck’ın Radyasyon Yasasını kullanarak nesnenin sıcaklık değerini hesaplar. Nesne değiştirilir, bu da kızılötesi ekranda bir sıcaklık okumasıyla sonuçlanır.

Bu cihazın bileşenleri şunlardır:

  • Renkli sıvı kristal ekran
  • Fonksiyon tuşu
  • Makine dış kasası
  • Kulp kapağı
  • Kamera cihazı
  • Lazer emisyon deliği
  • Kızılötesi ölçü deliği
  • Higrotermograf
  • Ölçü anahtarı
  • SD (Güvenli dijital) kart
  • K-şekilli kap
  • USB çıkışı

Kamera cihazı, bir hedef nesnenin görüntüsünü yakalar. Lazer emisyon deliği, hedef nesne üzerinde tek bir noktaya odaklanır, burada tek nokta konumunun sıcaklığının ölçülmesi gerekir. Kızılötesi ölçüm deliği, renkli sıvı kristal ekranda anında görüntülenen nesnenin tek nokta sıcaklığını ölçer. Görüntü ve veriler aynı anda SD kartta saklanır.

Çalışma Prensibi

Bu cihazların temel işlevi, mutlak sıfırın (0 kelvin) üzerindeki sıcaklık değerine sahip herhangi bir cisim tarafından yayılan kızılötesi ışınların enerjisini yakalamaktır. Bunun nedeni, herkesin atomlardan ve moleküllerden oluşmasıdır. Vücudun sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, vücudun moleküllerindeki titreşimler ve radyasyon emisyonu o kadar fazla olacaktır. Yukarıdaki olay bilimsel olarak Stefan Boltzmann Yasası olarak bilinir ve “bir cisim tarafından yayılan toplam radyasyon enerjisinin mutlak sıcaklığın dördüncü kuvvetiyle orantılı olduğunu” belirtir.

Formül: EαT 4

E= toplam radyasyon enerjisidir.

T= mutlak sıcaklıktır.

Bu tür cihazların çalışmasında Wien’in yer değiştirme yasası da uygulanır. Bu yasa, “maksimum enerjiyi taşıyan dalga boyunun siyah bir cismin mutlak sıcaklığıyla ters orantılı olduğunu” belirtir.

λ max x T = b

burada,

λ max= maksimum dalga boyudur.

T= Kelvin cinsinden kara cismin sıcaklığıdır.

b = 2.8977685 ± 51 × 10 -3 metredir.

Dalga Boyuna Bağlı Uygulamalar

Dalga boyu (µm) Uygulamalar
0.7 – 1.1 Endüstrilerde yüksek hassasiyetli ölçümler
1.1 – 1.7 Orta sıcaklık aralığında olup, cam ve metal endüstrilerinde kullanılmaktadır.
2.2 – 2.5 Genel amaçlı ölçümler
3.43 İnce film plastiklerin, yağ ve boyaların vb. sıcaklığını ölçmek için.
3.9 Yüksek sıcaklıktaki gaz ve yağ yakıtlı fırınları ölçmek için
4.4 – 4.4 Alev sıcaklığını ölçmek için
4.8 – 5.2 Cam ve Seramik sıcaklık ölçümleri
7.9 Camın, polyesterlerin, poliamidlerin vb. sıcaklığını ölçmek için.
8 – 14 Uzun menzilli ölçümler

Kızılötesi termometreler dokunmadan, bir nesnenin sıcaklığını ölçmek için kullanılan bir cihaz türüdür. Bu cihaz, hedefi hedeflemek için bir lazer işaretçi kullanır. Bu cihazlar, sıcaklık ölçümleri için birçok çalışma sektöründe çok kullanılmaktadır.

Kaynak
Görsel: Pixabay

İlginizi Çekebilir

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Başa dön tuşu