اندازه گیری دمای مادون قرمز در مقابل ترموکوپل: آیا واقعاً تفاوت را درک می کنید؟

تابش مادون قرمز بین نور مرئی و مایکروویو در طیف الکترومغناطیسی قرار دارد، با طول موج های 700 نانومتر تا 1 میلی متر، از جمله مادون قرمز نزدیک، مادون قرمز میانی و مادون قرمز دور. مادون قرمز نزدیک به بخشی از طیف مادون قرمز که نزدیک به نور مرئی است، مادون قرمز دور به بخشی از طیف مادون قرمز نزدیک به امواج مایکروویو و مادون قرمز میانی بین این دو اطلاق می شود.

لازم به ذکر است که تشعشعات مادون قرمز «نامرئی» است، یعنی با چشم غیر مسلح دیده نمی شود. در خارج از نور قرمز قابل مشاهده با چشم انسان قرار دارد و فرکانس کمتری نسبت به نور قرمز دارد. در مورد نور ماوراء بنفش که خارج از نور بنفش قابل مشاهده با چشم انسان قرار دارد و فرکانس بالاتری نسبت به نور بنفش دارد، همینطور است.

تشعشعات مادون قرمز چیزی است که با چشم غیرمسلح نمی توانیم آن را مشاهده کنیم و برای «دیدن» اشعه مادون قرمز به تجهیزات خاصی نیاز است. دو روش رایج برای اندازه گیری دمای سطح، سنسورهای مادون قرمز (IR) (غیر تماسی) و ترموکوپل ها (نوع تماسی) هستند. هر کدام مزایا و کاربردهای ایده آل خود را دارند. اگر به دنبال راه حل قابل اعتماد اندازه گیری دما در بازار هستید، ممکن است از خود بپرسید: کدام یک برای من مناسب است؟

در این مقاله، مقدمه‌ای مفصل درباره اصول اولیه حسگرهای مادون قرمز و ترموکوپل‌های تماسی، مقایسه اصول کار، مزایا و نحوه تشخیص اینکه کدام فناوری برای نیازهای شما مناسب‌تر است، ارائه می‌کنیم.

سنسورهای دمای مادون قرمز (حسگرهای IR) چیست؟
سنسورهای دمای مادون قرمز، که گاهی اوقات به سادگی به عنوان سنسورهای IR شناخته می شوند، تابش مادون قرمز ساطع شده از سطح یک جسم را اندازه گیری می کنند. از آنجایی که تمام اجسام بالای صفر مطلق تابش مادون قرمز ساطع می کنند، این حسگرها می توانند دمای سطح را بدون لمس فیزیکی جسم اندازه گیری کنند.

1. چگونه کار می کنند
حسگرهای IR شدت انرژی مادون قرمز را با استفاده از یک آشکارساز داخلی و عدسی که انرژی را روی عنصر حسگر متمرکز می کند، تشخیص می دهند. سپس سنسور دما را بر اساس شدت امواج مادون قرمز محاسبه می کند.

2. مزایای کلیدی

• اندازه گیری بدون تماس: ایده آل برای سطوحی که خطرناک، متحرک یا بسیار داغ هستند.
• زمان پاسخ سریع: اندازه‌گیری‌ها می‌توانند تقریباً آنی باشند.
• حداقل خطر آلودگی: از آنجا که آنها تماس برقرار نمی کنند، نگرانی های مربوط به آلودگی را کاهش می دهند (به ویژه در محیط های غذایی و پزشکی مفید است).

3. ملاحظات

• انتشار: مواد مختلف تشعشعات مادون قرمز را با سرعت های متفاوت ساطع می کنند. درک میزان انتشار برای خوانش دقیق بسیار مهم است.
• سطوح انعکاسی: مواد بسیار بازتابنده یا براق می توانند باعث خوانش نادرست شوند، مگر اینکه سنسور به درستی پیکربندی شده باشد.
• نسبت فاصله به نقطه: حسگرهای مادون قرمز نسبت مشخصی دارند که اندازه نقطه اندازه گیری را در یک فاصله معین تعیین می کند. ماندن در محدوده بهینه برای دقت مهم است.

ترموکوپل های تماسی چیست؟
ترموکوپل تماسی یک نوع سنسور ساده و در عین حال بسیار رایج برای اندازه گیری دما است. از دو فلز غیرمشابه استفاده می کند که هنگام قرار گرفتن در معرض گرما ولتاژ کمی تولید می کنند. ولتاژ با دما تغییر می کند و به ترموکوپل اجازه می دهد دمای جسمی را که با آن تماس می گیرد اندازه گیری کند.

1. چگونه کار می کنند
ترموکوپل ها با جوش دادن دو سیم فلزی به یکدیگر در محل اتصال ("اتصال گرم") ساخته می شوند. هنگامی که این اتصال گرم می شود، فلزات ولتاژ تولید می کنند. یک متر یا دیتالاگر ولتاژ را می خواند و آن را به یک قرائت دما تبدیل می کند.

2. مزایای کلیدی

• محدوده دمایی گسترده: ترموکوپل ها بسته به نوع فلز مورد استفاده می توانند همه چیز را از دمای برودتی گرفته تا دمای بسیار بالا اندازه گیری کنند.
• مقرون به صرفه: آنها معمولاً ارزان هستند و به طور گسترده در دسترس هستند.
• ناهموار و همه کاره: بسیاری از مدل های ترموکوپل برای مقاومت در برابر محیط های سخت مانند کوره ها یا فرآیندهای صنعتی خورنده طراحی شده اند.

3. ملاحظات

• زمان پاسخ آهسته تر: ترموکوپل ها باید از نظر فیزیکی به دمای جسم برسند که می تواند کندتر از روش های غیر تماسی باشد.
• سایش و پارگی: به عنوان یک محلول تماسی، ترموکوپل ها می توانند در محیط های ساینده یا خورنده تخریب شوند یا آسیب ببینند.
• نصب: قرار دادن مستقیم روی یا داخل تجهیزات یا محصول ممکن است در برخی شرایط غیرعملی یا ناایمن باشد.

به کدام یک نیاز دارید؟
سنسورهای مادون قرمز (حسگرهای IR) را انتخاب کنید اگر…

• شما نیاز به خواندن سریع و بدون تماس از راه دور دارید.
• سطوحی که اندازه گیری می کنید خطرناک، متحرک یا دور از دسترس هستند.
• شما در حال کار با فرآیندهایی هستید که در آنها باید از آلودگی اجتناب شود (غذا، پزشکی).
• شما می خواهید چندین مورد را به سرعت "بررسی کنید".

ترموکوپل را انتخاب کنید اگر…

• شما در حال اندازه گیری دمای شدید داخل ماشین آلات، کوره ها یا کوره ها هستید.
• شما به یک راه حل بادوام و مقرون به صرفه برای نظارت بر دمای تعبیه شده یا مداوم نیاز دارید.
• تماس مستقیم ایمن و امکان پذیر است (به عنوان مثال، سطوح در دسترس هستند و به راحتی آلوده نمی شوند).

نکاتی برای انتخاب سنسور مناسب
1-محیط خود را تعیین کنید
در نظر بگیرید که سطح هدف متحرک، خطرناک یا غیرقابل دسترس است.

2. محدوده دمای مورد نیاز را بررسی کنید
سنسورهای IR و ترموکوپل ها در مدل هایی هستند که برای محدوده دمایی خاص طراحی شده اند.

3. نیازهای دقت را ارزیابی کنید
هر دو نوع سنسور دقت های متفاوتی را ارائه می دهند. با الزامات دقت برنامه شما مطابقت دارد.

4. عامل در تعمیر و نگهداری
ممکن است ترموکوپل ها به مرور زمان به پروب های جایگزین نیاز داشته باشند. سنسورهای مادون قرمز ممکن است نیاز به تمیز کردن لنز داشته باشند.

5. بودجه و مقیاس
هزینه هر واحد، مقدار مورد نیاز و یکپارچگی کلی سیستم می تواند بر انتخاب شما تأثیر بگذارد.

سنسورهای مادون قرمز (IR) و ترموکوپل های تماسی هر کدام در زمینه های مختلف عملکرد خوبی دارند. سنسورهای مادون قرمز برای اندازه‌گیری‌های سریع و بدون تماس بسیار مناسب هستند، به‌ویژه در هنگام برخورد با سطوحی که دسترسی به آن‌ها دشوار یا خطرناک است. ترموکوپل ها ابزارهای اندازه گیری مستقیم دما هستند که گزینه های بادوام و مقرون به صرفه ای را برای مقابله با شرایط سخت ارائه می دهند.