रेडिएशन पायरोमीटर: एक गैर-संपर्क तापमान सेंसर
रेडिएशन पायरोमीटर एक उपकरण है जो किसी दूर स्थित वस्तु का तापमान उसके द्वारा उत्सर्जित ऊष्मीय विकिरण को मापकर निर्धारित करता है। इस प्रकार का तापमान सेंसर वस्तु को स्पर्श करने या उसके साथ ऊष्मीय संपर्क में होने की आवश्यकता नहीं होती, जैसा कि थर्मोकपल और रिजिस्टेंस तापमान डिटेक्टर (RTDs) जैसे अन्य थर्मोमीटरों की आवश्यकता होती है। रेडिएशन पायरोमीटर मुख्य रूप से 750°C से अधिक के उच्च तापमान को मापने के लिए उपयोग किए जाते हैं, जहाँ गर्म वस्तु के साथ भौतिक संपर्क संभव नहीं होता या वांछनीय नहीं होता।
रेडिएशन पायरोमीटर क्या है?
रेडिएशन पायरोमीटर को एक गैर-संपर्क तापमान सेंसर के रूप में परिभाषित किया जाता है जो वस्तु द्वारा उत्सर्जित ऊष्मीय विकिरण का निरीक्षण करके उसका तापमान निर्धारित करता है। वस्तु के ऊष्मीय विकिरण या विकिरण की मात्रा उसके तापमान और उत्सर्जन गुणांक पर निर्भर करती है, जो एक पूर्ण ब्लैक बॉडी की तुलना में यह कितनी अच्छी तरह से ऊष्मा उत्सर्जित करता है, इसका माप है। स्टेफन-बोल्ट्जमैन के नियम के अनुसार, एक वस्तु द्वारा उत्सर्जित कुल ऊष्मीय विकिरण निम्नलिखित सूत्र द्वारा गणना की जा सकती है:
जहाँ,
Q ऊष्मीय विकिरण है W/m$^2$
ϵ वस्तु का उत्सर्जन गुणांक है (0 < ϵ < 1)
σ स्टेफन-बोल्ट्जमैन नियतांक है W/m$2$K$4$
T निरपेक्ष तापमान केल्विन में है
रेडिएशन पायरोमीटर में तीन प्रमुख घटक होते हैं:
एक लेंस या दर्पण वस्तु से ऊष्मीय विकिरण को एकत्रित करता है और इसे एक प्राप्तकर्ता तत्व पर फोकस करता है।
एक प्राप्तकर्ता तत्व जो ऊष्मीय विकिरण को विद्युत सिग्नल में परिवर्तित करता है। यह एक प्रतिरोध थर्मोमीटर, एक थर्मोकपल, या एक फोटोडिटेक्टर हो सकता है।
एक रिकॉर्डिंग उपकरण जो विद्युत सिग्नल के आधार पर तापमान पढ़ता या रिकॉर्ड करता है। यह एक मिलीवोल्टमीटर, एक गैल्वेनोमीटर, या एक डिजिटल डिस्प्ले हो सकता है।
रेडिएशन पायरोमीटर के प्रकार
मुख्य रूप से दो प्रकार के रेडिएशन पायरोमीटर होते हैं: निश्चित फोकस प्रकार और चर फोकस प्रकार।
निश्चित फोकस प्रकार का रेडिएशन पायरोमीटर
निश्चित फोकस प्रकार का रेडिएशन पायरोमीटर एक लंबे ट्यूब के साथ होता है जिसके सामने की ओर एक संकीर्ण छिद्र और पीछे की ओर एक अवतल दर्पण होता है।
एक संवेदनशील थर्मोकपल अवतल दर्पण के सामने एक उचित दूरी पर रखा जाता है, ताकि वस्तु से आने वाला ऊष्मीय विकिरण दर्पण द्वारा परावर्तित होकर थर्मोकपल के गर्म जंक्शन पर फोकस हो जाए। थर्मोकपल में उत्पन्न होने वाला emf एक मिलीवोल्टमीटर या गैल्वेनोमीटर द्वारा मापा जाता है, जिसे तापमान के साथ सीधे कलिब्रेट किया जा सकता है। इस प्रकार के पायरोमीटर का फायदा यह है कि इसे वस्तु और उपकरण के बीच विभिन्न दूरियों के लिए समायोजित करने की आवश्यकता नहीं होती, क्योंकि दर्पण हमेशा विकिरण को थर्मोकपल पर फोकस करता है। हालाँकि, यह प्रकार का पायरोमीटर माप की सीमित सीमा होती है और दर्पण या लेंस पर धूल या गंदगी से प्रभावित हो सकता है।
चर फोकस प्रकार का रेडिएशन पायरोमीटर
चर फोकस प्रकार का रेडिएशन पायरोमीटर एक समायोज्य अवतल दर्पण के साथ होता है जो उच्च रूप से पॉलिश किए गए इस्पात से बना होता है।
वस्तु से आने वाला ऊष्मीय विकिरण पहले दर्पण द्वारा प्राप्त किया जाता है और फिर एक काले रंग की थर्मोजंक्शन पर परावर्तित होता है, जिसमें एक छोटा कॉपर या चांदी का डिस्क होता है जिसमें जंक्शन बनाने वाली तार जुड़ी होती हैं। वस्तु की दृश्य छवि डिस्क पर एक आईपीस और मुख्य दर्पण में एक केंद्रीय छेद के माध्यम से देखी जा सकती है। मुख्य दर्पण की स्थिति तब तक समायोजित की जाती है जब तक कि फोकस डिस्क के साथ मेल नहीं खाता है। डिस्क पर ऊष्मीय छवि के कारण थर्मोजंक्शन की गर्मी से उत्पन्न होने वाला emf एक मिलीवोल्टमीटर या गैल्वेनोमीटर द्वारा मापा जाता है। इस प्रकार के पायरोमीटर का फायदा यह है कि यह एक विस्तृत सीमा में तापमान माप सकता है और विकिरण से अदृश्य किरणों को भी माप सकता है। हालाँकि, यह प्रकार का पायरोमीटर सटीक पाठ्यांकों के लिए ध्यानपूर्वक समायोजन और रेखांकन की आवश्यकता होती है।
रेडिएशन पायरोमीटर के फायदे और नुकसान
रेडिएशन पायरोमीटर अन्य प्रकार के तापमान सेंसरों की तुलना में कुछ फायदे और नुकसान होते हैं।
कुछ फायदे हैं:
