تئوری و مفاهیم امواج مادون قرمز IR

تئوری و مفاهیم امواج مادون قرمز IR

اندازه گيري غيرتماسي دما با استفاده ازتكنولوژي مادون قرمز

استفاده از ترمومترهاي غيرتماسي وكاربردها

تئوري مادون قرمز

اجزاي سيستم مادون قرمز

انتخاب صحيح دستگاه مناسب براي كاربرد شما

ترمومترهاي غيرتماسي اندازه گيري سريع آسان و دقيق را فراهم ميكنند

براي اجسامي در حالت :

متحرك يا بسيار داغ

غيرقابل دسترس

داخل ميدان الكترمغناطيسي قوي

جائيكه تماس باعث آسيب رسيدن يا آلودگي يا تغييردما ميگردد

مزاياي ترمومترهاي غيرتماسي:

افزايش كيفيت

افزايش توليد

كاهش هزينه هاي انرژي تعميرات واتلاف مواد اوليه

جلوگيري از توقف فرايند

بازار عمده ترمومترهاي غير تماسي

پرتابل:

توليد و نگهداري مواد غذايي - بازرسي الكتريكي- تعميرات و نگهداري - وسايل نقليه موتوري - تهويه و تاسيسات - چاپ

 نصبي:

پلاستيك - چوب و كاغذ - فلزات - شيشه - سراميك - توليد موادغذايي

طيف الكترومغناطيس:

تئوری:

يك سيستم مادون قرمز:

جسم يا هدف:

پارامترهاي مهم

محدوده اندازه گيري دما

اندازه و شكل

فاصله تا سنسور

نوع ماده

حركت

منابع انرژي مادون قرمز:

R + T + E = Total Energy

I  =   Incident Energy

R  =  Reflected Energy

T  =  Transmitted Energy

E  =  Emitted Energy

ضريب تابش و اجسام سياه:

مشخصات طيفي تابش جسم سياه:

رابطه ثابت بين دما و انرژي

ارتباط ضريب تابش با طول موج

Spectral Distribution of Different Emissivities

خطاهاي اندازه گيري وابسته به نادرستي ضريب تابش

راه حل :

استفاده از طول موجهاي پائينتر تا حد امكان

  از مواد پلاستيك IR طيف عبوري

طول موج را جائي انتخاب كنيد كه عبور به صفر نزديك ميشود

Polyethylenبراي   3.43

Polyester براي   7.49

اندازه گيري مادون قرمز در شيشه

راهنمائي :

براي دماي زير سطح:

   طول موج   1يا  3  ميكرون

براي دماي سطح:
طول موج   5يا  7.9  ميكرون

براي دما هاي پائين:
طول موج   8 ---14  ميكرون 
       باe  = 0.85     

اندازه گيري مادون قرمز در شيشه

  5 micron  . . . . .   3.9 micron

   2.2 micron    1 micron

اندازه گيري مادون قرمز در فلزات

جبران سازي براي ضريب تابش پائين uمحاسبه انرژي بازتابيده از  پشت زمينه

بهترين طول موجها براي فلزات در دماي بسيار بالا

     0.8   تا   1.0  ميكرون

انتخابهاي ديگر :  
    1.6, 2.2, 3.9  يا
2-color ratio thermometers

محيط  

اندازه گيري دما ممكن است تحت تاثير شرايط محيطي يا دماي اجسام اطراف قرار گيرد

عبور طول موجها در محيط

انرژي محيط اطراف  

ضريب تصحيح T-ambient  اثر دماهاي بالاتر از دماي هدف را جبران ميسازد

عوامل محيطي كه خطاهاي اندازه گيري را بوجود مي آورند

هدف گيري

جسم بايد دامنه ديد را پر نمايد

درجه تفكيك اپتيكي

 تغييرات نسبتD/S با فاصله 

Windows

محافظت از سنسور در محيط كار

طول موجهاي اندازه گيري را نبايد جذب كند.

انتخاب ماده بسته به باند طول موج

انتخاب سيليس و كوارتز در دماهاي بالا

AMTIR انتخاب مناسبي براي طول موج 14-8 ميكرون است

عبور IR  از Window Materials

دتكتور ها : قلب سنسور مادون قرمز

انرژي مادون قرمز را به سيگنال الكتريكي وابسته به دما تبديل ميكنند

انواع دتكتور : فتو كانداكتيو , فتوولتائيك , پايرو الكتريك , ترموولتائيك

نمايشگر الكترونيك و خروجيها

هر دو حالت ديجيتال يا آنالوگ

PLC قابل اتصال به كنترلر وترمو كوپل

جريان -0 to 20 mA -4 to 20 mA

ولتاژ 0 to 5 volt

RS-232/RS-485

Signal Processing

سنسورهاي مادون قرمز براي كاربردهاي خاص

Smart سنسورهاي

تنظيم سنسور توسط كامپيوتر

تغيير كاليبراسيون سنسور

دستيابي به نقاط خارج از محدوده آلارم

Two-Color سنسورهاي

Ratio Thermometers

دقت بالا در كاربردهاي مشكل

هدف پوشيده شده با موانع -بخارات اتمسفري,دود يا غبار -پنجره كثيف

هدفهاي كوچكتر از ميدان ديد سنسور

هدفهاي متحرك

هدفهاي با ضريب تابش كم يا متغيير

حل مشكلات با استفاده از ترمومترهايTwo-Color 

؟Two-Color چرا ترمو مترهاي

محدود شدن ميدان ديد در ترمومترهاي تك طول موج)(lباعث اندازه گيري نادرست ميشود

با محاسبه انرژي بدست آمده از دو lاين خطاها از بين مي روند

نسبت وابسته به دماي جسم مي باشد

مقايسه Two-Color با One-Color

Two Color كاربردها

فرايندعمليات حرارتي روي قطعات فلزي

صنايع فولاد و نورد uريخته گري ها

كوره سيمان

كوره پخت سراميكها

موارد ديگر : سيم و كابل ,لامپ و . . .

تجهيزات جانبي سنسور

سنسو رها در محيطهاي سخت صنعتي نياز به محافظت دارند

Protective jackets

Air and water cooling

Air purge collar 

Sighting tubes and windows

High temperature cables

Linescanners

اندازه گيري سر تا سر دما

كاربرد در صنايع شيشه ,پلاستيك و كوره دوار سيمان

خروجي گرافيكي و تصويري پروفايل دما

چه مواردي در انتخاب يك سنسور مادون قرمز مهم مي باشند

محدوده دمائي و طول موج

ميدان ديد و ابعاد هدف

نوع ماده جسم

سرعت پاسخ

ملاحظات محيطي

آيا مادون قرمز خطرناك است؟

خير,تكنولوژي مادون قرمز تنها انرژي طبيعي تابش شده از اجسام را اندازه ميگيرد.

آيا بهتر است دستگاهي با محدوده دمايي گسترده ترانتخاب نماييم؟

 دستگاهي متناسب بادماي هدف انتخاب نماييد.

محدوده وسيع دما در شروع وبراي كاربردهاي متنوع استفاده مي گردد.

محدوده دمايي كوچكتر براي كاربردهاي ويژه در فرايند مناسب مي باشد.

آيا ما به دقت نياز داريم يا به تكرارپذيري ؟

دقت:

مقايسه بين مقدار واقعي با عملي

وقتي اندازه گيري در مكانهاي مختلف يا با  ابزارهاي مختلف صورت مي گيرد

تكرار پذيري:

خروجي يكسان تحت شرايط يكسان

تعين استاندارد يا مرجع . تعيين اختلاف اندازه گيري از خط اصلي

كنترل فرايند در شرايط مساوي

كدام طول موج براي ما مناسب است ؟

كوتاهترين طول موج ممكن را انتخاب كنيد

طول موجهاي بلندتر را مواقعي انتخاب كنيد كه دما پائين ياضريب تابش بالا باشد

از مسائلي ناشي از اتمسفر آگاه باشيد

را بكارببريم؟Two-color  و چه وقتOne color چه موقع

Use One-Color

دماهاي پائينتر

دانستن ضريب تابش

هدف كاملا ميدان ديد را پركرده

Use Two-Color

آلودگي يا پربودن محيط از ذرات معلق يا بخار و دود

بخشي از ميدان ديد مسدود شده

اجسام كوچك

آيا مادون قرمز توانايي اندازه گيري دماي شيشه, پلاستيك و يا فلزات براق رادارد.

با كاهش انرژي ناشي از انعكاس يا عبور

استفاده از طول موجهايي كه از مواد عبور نمي كنند.

استفاده تا حد امكان از طول موجهاي پايينتر.

انتخاب مدلهاي ويژه