तापमापी विकिरण: एउटा नस्पर्श तापमान सेन्सर
रेडिएशन पायरोमीटर एक उपकरण है जो दूर स्थित वस्तु के तापमान को उसके द्वारा उत्सर्जित ऊष्मीय विकिरण का मापन करके निर्धारित करता है। इस प्रकार का तापमान संवेदक 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 तापमानों को मापने के लिए उपयोग किया जाता है, जहाँ गर्म वस्तु के साथ भौतिक संपर्क संभव या वांछनीय नहीं होता।
रेडिएशन पायरोमीटर क्या है?
रेडिएशन पायरोमीटर को एक गैर-संपर्क तापमान संवेदक के रूप में परिभाषित किया जाता है, जो वस्तु के तापमान का अनुमान उसके द्वारा उत्सर्जित ऊष्मीय विकिरण का मापन करके लगाता है। वस्तु के ऊष्मीय विकिरण या विकिरण उसके तापमान और उत्सर्जन गुणांक पर निर्भर करता है, जो एक पूर्ण ब्लैक बॉडी की तुलना में उसकी ऊष्मा विकिरण की क्षमता का माप है। स्टेफन-बोल्ट्जमन के नियम के अनुसार, एक वस्तु द्वारा उत्सर्जित कुल ऊष्मीय विकिरण निम्नलिखित तरीके से गणना किया जा सकता है:
जहाँ,
Q ऊष्मीय विकिरण W/m$^2$ है
ϵ वस्तु का उत्सर्जन गुणांक (0 < ϵ < 1)
σ स्टेफन-बोल्ट्जमन नियतांक W/m$2$K$4$ है
T निरपेक्ष तापमान केल्विन में है
रेडिएशन पायरोमीटर में तीन प्रमुख घटक होते हैं:
एक लेंस या एक दर्पण वस्तु से आने वाले ऊष्मीय विकिरण को एक प्राप्त करने वाले तत्व पर एकत्रित और फोकस करता है।
एक प्राप्त करने वाला तत्व जो ऊष्मीय विकिरण को विद्युत सिग्नल में परिवर्तित करता है। यह एक रिजिस्टेंस थर्मोमीटर, एक थर्मोकपल, या एक फोटोडिटेक्टर हो सकता है।
एक रिकॉर्डिंग उपकरण जो विद्युत सिग्नल के आधार पर तापमान का माप दिखाता 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: नियत फोकस प्रकार और चर फोकस प्रकार।
नियत फोकस प्रकार रेडिएशन पायरोमीटर
नियत फोकस प्रकार रेडिएशन पायरोमीटर में एक लंबा ट्यूब होता है, जिसके आगे एक संकीर्ण छिद्र और पीछे एक अवतल दर्पण होता है।
एक संवेदनशील थर्मोकपल अवतल दर्पण के सामने एक उचित दूरी पर रखा जाता है, जिससे वस्तु से आने वाला ऊष्मीय विकिरण दर्पण द्वारा परावर्तित होता है और थर्मोकपल के गर्म जंक्शन पर फोकस होता है। थर्मोकपल में उत्पन्न ईम्फ एक मिलीवोल्टमीटर या गैल्वेनोमीटर द्वारा मापा जाता है, जो तापमान के साथ सीधे कैलिब्रेट किया जा सकता है। इस प्रकार के पायरोमीटर का फायदा यह है कि इसे वस्तु और उपकरण के बीच विभिन्न दूरियों के लिए नहीं समायोजित करना पड़ता, क्योंकि दर्पण हमेशा विकिरण को थर्मोकपल पर फोकस करता है। हालांकि, इस प्रकार के पायरोमीटर की मापन की सीमा सीमित होती है और दर्पण या लेंस पर धूल या गंदगी के कारण प्रभावित हो सकता है।
चर फोकस प्रकार रेडिएशन पायरोमीटर
चर फोकस प्रकार रेडिएशन पायरोमीटर में एक उच्च रूप से पॉलिश किए गए इस्पात से बना एक समायोज्य अवतल दर्पण होता है।
वस्तु से आने वाला ऊष्मीय विकिरण पहले दर्पण द्वारा प्राप्त किया जाता है और फिर एक काले हुई थर्मोजंक्शन पर परावर्तित होता है, जिसमें एक छोटा ताम्बे या चांदी का डिस्क होता है, जिसमें जंक्शन बनाने वाले तार लगाए जाते हैं। वस्तु का दृश्य छवि एक आईपीस और मुख्य दर्पण के मध्य में एक छेद के माध्यम से डिस्क पर देखी जा सकती है। मुख्य दर्पण की स्थिति तब तक समायोजित की जाती है जब तक फोकस डिस्क के साथ मेल नहीं खाता। डिस्क पर ऊष्मीय छवि के कारण थर्मोजंक्शन का गर्म होना एक ईम्फ उत्पन्न करता है, जो एक मिलीवोल्टमीटर या गैल्वेनोमीटर द्वारा मापा जाता है। इस प्रकार के पायरोमीटर का फायदा यह है कि यह एक विस्तृत तापमान की माप कर सकता है और विकिरण की अदृश्य किरणों को भी माप सकता है। हालांकि, इस प्रकार के पायरोमीटर के लिए सटीक मापन के लिए ध्यानपूर्वक समायोजन और संरेखण की आवश्यकता होती है।
रेडिएशन पायरोमीटर के फायदे और नुकसान
रेडिएशन पायरोमीटर अन्य प्रकार के तापमान संवेदकों की तुलना में कुछ फायदे और नुकसान हैं।
कुछ फायदे हैं:
