كيف يتم عمل مقاييس حرارة غير ملامسة؟

تعتبر موازين الحرارة أو البيرومترات غير الملامسة اليوم أجهزة ملائمة لقياس درجة الحرارة عن بُعد لمختلف الأشياء أو السوائل أو المواد الصلبة. تستخدم على نطاق واسع في صناعة الطاقة للتحكم التشغيلي في درجة حرارة المناطق المهمة ، في صناعة الطاقة الكهربائية لضمان السلامة من الحرائق ، في ظروف المختبر ، في المؤسسات ، في البناء لحساب خسائر الحرارة ، في الحياة اليومية ، في أنظمة الأمن ، وأكثر من ذلك بكثير.

تم اختراع أول جهاز من هذا النوع في عام 1731 من قبل عالم الفيزياء الهولندي بيتر فان موشنبروك ، وتم إجراء القياسات بصريًا ، وكان من الممكن الحكم على درجة حرارة جسم أحمر حار. لكن الأنواع الحديثة من البيرومترات قد وسعت مجال تطبيقها إلى حد كبير ، ويمكن قياس درجة الحرارة القريبة من الصفر درجة مئوية وتحت ومع ذلك ، بقي المبدأ على حاله بشكل عام - يتم قياس قوة الإشعاع الحراري المنبعث من الكائن ، ويتم استخلاص استنتاج حول درجة حرارته من هذا. يتم إجراء القياسات في النطاق الطيفي للأشعة تحت الحمراء والمرئية.

في عام 1967 ، قدمت الشركة الأمريكية Wahl أول البيرومترات المحمولة ، حيث كانت في الستينيات من القرن العشرين التي تم فيها اكتشاف أهم الاكتشافات العلمية ، التي وضعت الأساس لتطوير تطوير البيرومترات الصناعية ذات الخصائص العالية بما فيه الكفاية ذات الأبعاد الصغيرة. إن المبدأ القائم على بناء التشابه المقارن ، باستخدام جهاز استقبال بالأشعة تحت الحمراء قادر على تحديد كمية الطاقة الحرارية المنبعثة من الكائن ، قد وسع بشكل كبير نطاق قياسات درجة الحرارة لكل من الأجسام السائلة والصلبة.

في الوقت الحالي ، تتمتع البيرومترات بشعبية كبيرة ، وتستخدم على نطاق واسع لقياس عدم الاتصال على مسافة من درجة حرارة الأجسام في الحياة اليومية ، في قطاع الإسكان والمرافق العامة ، في المؤسسات ، أينما يكون التحكم في درجة الحرارة لمختلف العمليات مطلوبًا في مراحل الإنتاج وأثناء تشغيل العديد من الأجهزة. تتيح البيرومترات قياس درجة حرارة الجسم الساخن بأمان دون الحاجة إلى الاتصال به جسديًا.

البيرومترات بصرية وإشعاعية ولون. أولهما يسمح بمقارنة بصرية للون الجسد المسخن بلون الخيط المرجعي ، وبالتالي تحديد درجة حرارته. الإشعاع يعيد حساب قوة الإشعاع الحراري ، ويمكن قياس مجموعة واسعة نسبيا من درجات الحرارة. يقارن اللون الإشعاع الحراري للكائن في أطياف مختلفة ، ثم يحسب درجة حرارته ، كما تحتوي هذه البيرومترات على مجموعة واسعة من القياسات.

يمكن أيضًا تقسيم جميع البيرومترات إلى درجات حرارة منخفضة ودرجة حرارة مرتفعة. تسمح لك درجات الحرارة المنخفضة بقياس درجات الحرارة تحت الصفر ، كما أن درجة الحرارة المرتفعة لها حد أعلى للقياس.

وفقًا لنوع التنفيذ ، تختلف البيرومترات في الأجهزة المحمولة والثابتة. يتم استخدام هذه الأخيرة في المؤسسات الصناعية الكبيرة للتحكم الدقيق والمستمر في العملية التكنولوجية ، على سبيل المثال ، في إنتاج البلاستيك والمعادن المنصهرة. تحظى البيرومترات المحمولة بشعبية في الحياة اليومية وكمقاييس حرارة محمولة في مختلف الصناعات ، فإنها تقدم بوضوح معلومات حول درجة الحرارة على الشاشة في شكل نص أو رسم.

يمكن وصف الجهاز وتشغيل البيرومتر بالأشعة تحت الحمراء الحديثة على النحو التالي. يتم تركيز أشعة الحرارة التي يتلقاها الجهاز بواسطة النظام البصري ، ثم تسقط استشعار درجة الحرارة (هذا هو محول الطاقة البيرومتري الأساسي) ، يتم الحصول على إشارة كهربائية عند إخراج محول البيروميتريك ، الذي تتناسب قيمته مع قيمة درجة حرارة الكائن قيد الدراسة. تمر الإشارة المستقبلة من المستشعر عبر محول الطاقة الإلكتروني (وهو محول ثانوي لقياس البيروميتريك) ، ويدخل جهاز القياس والحساب ويتم معالجته فيه. يتم عرض نتيجة الحساب على الشاشة ، في النماذج الأكثر شعبية - في شكل أرقام.

لذلك ، من أجل الحصول على القيمة الدقيقة لدرجة حرارة سطح الكائن المدروس ، يحتاج المستخدم فقط إلى تشغيل الجهاز ، وتوجيهه إلى الكائن المدروس والضغط على زر البداية. سيتم عرض نتيجة القياس على الشاشة في شكل أرقام أو بيانياً في صورة متعددة الألوان ، حيث سيتم تمييز المناطق ذات درجات الحرارة المنخفضة والمتوسطة والعالية بألوان مختلفة.

الخصائص التقنية الرئيسية من البيرومترات:

• الاستبانة البصرية (النماذج ذات الدقة من 2: 1 إلى 600: 1 متوفرة) ؛

• نطاق درجة الحرارة المقاسة (الحد الأقصى - من -50 درجة مئوية إلى + 4000 درجة مئوية) ؛

• دقة القياس - القيم النموذجية هي 0.1 درجة مئوية أو 1 درجة مئوية ؛

• دقة القياس (± 1.5٪ تعتبر الأمثل) ؛

• السرعة (لا تتطلب البيرومترات الحديثة أكثر من ثانية واحدة) ؛

• الابتعاثية - يمكن أن تكون مخصصة أو ثابتة.

• طريقة الاستهداف - تسمية الليزر أو التوجيه البصري.

أهم معلمات البيرومترات هي تحديد درجة سواد الكائن ودقة بصرية (مؤشر البصر) للجهاز. تتميز الدقة البصرية للبيرومتر بنسبة المسافة من البيرومتر إلى سطح الجسم إلى قطر البقعة الدائرية على سطح الجسم (منطقة القياس الدقيق لدرجة الحرارة محددة بهذه البقعة) ، حيث يتم قياس درجة الحرارة.

لذلك ، إذا كانت قياسات درجة الحرارة مطلوبة من مسافة قصيرة ، يتم استخدام البيروميتر ذو الدقة الصغيرة ، على سبيل المثال ، 4: 1 ، وإذا تم التخطيط للقياسات من عدة أمتار ، يجب أن تكون الدقة أكبر حتى لا تقع الأجسام الغريبة في مجال رؤية الجهاز. في كثير من الأحيان ، يتم تجهيز البيرومترات بمؤشر ليزر لتوجيه الأداة بدقة أكبر إلى الكائن قيد الدراسة.

تميز درجة اللون الأسود أو الانبعاثية للمادة انعكاسية المادة نفسها ، حيث يتم قياس درجة الحرارة عن بعد بواسطة البيرومتر. بالنسبة إلى مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء ، والتي تعد البيرومترات الشائعة اليوم ، يعد هذا المؤشر مهمًا للغاية. وهي تحدد نسبة الطاقة المنبعثة من السطح الذي تم فحصه إلى الطاقة المنبعثة من جسم أسود بالكامل في نفس درجة الحرارة ، وتقع قيمة هذه المعلمة في النطاق من 0 إلى 1. وبالتالي ، فإن الفولاذ المؤكسد له سواد قدره 0.85 ، ومصقول - 0.075.

في العديد من مواقع التداول عبر الإنترنت ، وفي متاجر الإلكترونيات ، يتم تمثيل البيرومترات المحمولة بالليزر على نطاق واسع اليوم ، وهي مثالية للاحتياجات المنزلية ، وكذلك البيرومترات الطبية الخاصة لتحل محل موازين الحرارة الزئبقية. للأغراض الصناعية ، يتم استخدام البيرومترات الأكثر دقة والأعلى تكلفة ، والتي ، من بين أمور أخرى ، وسائل مساعدة لنقل المعلومات والقدرة على الاتصال بجهاز كمبيوتر وأجهزة خاصة.

انظر أيضا: أجهزة استشعار درجة الحرارة - الثرمستورات