ما هو مقياس الحرارة الإشعاعي؟

ما هو مقياس الحرارة الإشعاعي؟

تعريف مقياس الحرارة الإشعاعي

مقياس الحرارة الإشعاعي، وهو مستشعر حرارة غير تلامسي، يقيس درجة الحرارة من خلال الكشف عن الإشعاع الحراري الطبيعي المنبعث من الجسم. يعتمد الإشعاع على درجة حرارة الجسم وقدرته على الانبعاث - أي قدرته على إصدار الحرارة مقارنة بجسم أسود مثالي.

• Q هو الإشعاع الحراري

• ϵ هو معامل الانبعاث للجسم (0 < ϵ < 1)

• σ هو ثابت ستيفان-بولتزمان

• T هي درجة الحرارة المطلقة بالكلفن

مكونات مقياس الحرارة الإشعاعي

• عدسة أو مرآة تركز الإشعاع الحراري للجسم على العنصر المستقبل، مما يحوله إلى بيانات قابلة للقياس.

• عنصر مستقبل يحول الإشعاع الحراري إلى إشارة كهربائية. يمكن أن يكون هذا العنصر مقاومة حرارية أو زوج حراري أو مستشعر ضوئي.

• جهاز تسجيل يعرض أو يسجل قراءة درجة الحرارة بناءً على الإشارة الكهربائية. يمكن أن يكون هذا الجهاز مللي فولتميتر أو جالفانومتر أو عرض رقمي.

أنواع مقاييس الحرارة الإشعاعية

هناك نوعان رئيسيان من مقاييس الحرارة الإشعاعية: النوع ذو التركيز الثابت والنوع ذو التركيز المتغير.

نوع التركيز الثابت لمقياس الحرارة الإشعاعي

مقياس الحرارة الإشعاعي ذو التركيز الثابت له أنبوب طويل بمدخل ضيق في الطرف الأمامي ومرآة مقعرة في الطرف الخلفي.

يوضع زوج حراري حساس أمام المرآة المقعرة على مسافة مناسبة بحيث يتم عكس الإشعاع الحراري المنبعث من الجسم بواسطة المرآة ويتركز على نقطة الاتصال الساخنة للزوج الحراري. يتم قياس الفرق الجهد الناتج في الزوج الحراري بواسطة مللي فولتميتر أو جالفانومتر، والذي يمكن معايرته مباشرة مع درجة الحرارة.

مميز هذا النوع من مقاييس الحرارة أنه لا يحتاج إلى تعديل لمسافات مختلفة بين الجسم والجهاز، حيث تركز المرآة دائمًا الإشعاع على الزوج الحراري. ومع ذلك، فإن هذا النوع من مقاييس الحرارة له نطاق قياس محدود وقد يتضرر من الغبار أو الأوساخ على المرآة أو العدسة.

نوع التركيز المتغير لمقياس الحرارة الإشعاعي

مقياس الحرارة الإشعاعي ذو التركيز المتغير له مرآة مقعرة قابلة للتعديل مصنوعة من الفولاذ المصقول بشدة.

يتم استقبال الإشعاع الحراري المنبعث من الجسم أولاً بواسطة المرآة ثم يعكس على توصيلة حرارية سوداء تتكون من قرص صغير من النحاس أو الفضة حيث يتم لحام الأسلاك التي تشكل التوصيلة. يمكن رؤية صورة الجسم المرئية على القرص عبر عدسة مكبرة وخزانة مركزية في المرآة الرئيسية.

يتم ضبط وضع المرآة الرئيسية حتى يتطابق التركيز مع القرص. يؤدي تسخين التوصيلة الحرارية بسبب الصورة الحرارية على القرص إلى إنتاج فرق جهد يتم قياسه بواسطة مللي فولتميتر أو جالفانومتر. مميز هذا النوع من مقاييس الحرارة أنه يمكنه قياس درجات الحرارة على نطاق واسع ويمكنه أيضًا قياس الأشعة غير المرئية من الإشعاع. ومع ذلك، يتطلب هذا النوع من مقاييس الحرارة ضبطًا دقيقًا وتوافقًا للحصول على قراءات دقيقة.

المميزات

• يمكنهم قياس درجات الحرارة العالية فوق 600 درجة مئوية، حيث قد يذوب أو يتلف المستشعرات الأخرى.

• لا يحتاجون إلى اتصال جسدي بالجسم، مما يتجنب التلوث والتآكل أو التداخل.

• لديهم سرعة استجابة سريعة وإخراج عالي.

• أقل تأثرًا بالأجواء ăn mòn hoặc từ trường điện từ.

العيوب

• قد تظهر هذه الأجهزة أخطاء بسبب المقاييس غير الخطية وتباين معامل الانبعاث والتغيرات البيئية والملوثات على الأجزاء البصرية.

• تحتاج إلى معايرة وصيانة للحصول على قراءات دقيقة.

• قد تكون باهظة الثمن ومعقدة في التشغيل.