מדחום לייזר: עקרון פעולה. מדחום מרחוק לייזר (תמונה)

מדידת טמפרטורה עשויה להיות קשר מרחוק. המקרה השכיח צמדים, מדחומים וחיישנים נגד הדורשים מגע עם האובייקט, כלומר. ק מדידת טמפרטורה משלה. הם עושים את זה לאט, אבל הם זולים.

חיישני קרבה למדוד את הקרינה האינפרה אדומה מהאובייקט, לספק תוצאות מהירות, והם משמשים בדרך כלל כדי לקבוע את הטמפרטורה של נעה וגופים נייח בריק ולא נגיש עקב התוקפנות של הסביבה, את המאפיינים של צורה או איום ביטחוני. המחיר של מכשירים כאלה הוא גבוה יחסית, אם כי במקרים מסוימים ניתן להשוות לפנות התקנים.

thermometry מונוכרום

שיטת מונוכרום לקביעת זוהר הכולל משתמשת באורך גל קבוע מראש. יישומים נעים בין חקירות פשוטות כף יד עם מדידה מרחוק להתקנים ניידים מתוחכמים המאפשרים לראות אובייקט בו זמנית קריאות הטמפרטורה שלו כדי להזין זיכרון או הדפסתן. חיישנים נייחים מיוצגים גלאי פשוט עם הסדר האלקטרוניקה קטן ונידח, ואת חוזק גבוה עם PID שליטה התקנים מרוחקים. סיבים אופטיים, ליזר מכוון, קירור מים, הנוכחות של התצוגה וסורקת - ניטור תהליך האפשרויות אופציונאלי ומערכות בקרה.

תצורה, סינון ספקטרלי, טווח טמפרטורות הפעלה, אופטיקה, זמן תגובה ואת הבהירות של האובייקט הם גורמים חשובים שמשפיעים על ביצועים ואת צריך להישקל בזהירות בתהליך הבחירה.

החיישן יכול להיות דו-תיל פשוט, ומורכב ללבוש עמיד מכשיר רגישות גבוהה.

בחירת תגובה הספקטרלית וטווח טמפרטורה קשורה משימות המדידה הספציפיות. אורכי גל קצרים משמשים בטמפרטורה גבוהה וארוכה - עבור נמוך. אם חפצים הם שקופים, למשל, פלסטיק וזכוכית, הוא סינון uzkovolnovaya הכרחי. הלהקה הקליטה של סרט פוליאתילן CH היא 3.43 .mu.m. בידוד של הספקטרום בטווח זה מפשט את החישוב של emissivity. באופן דומה, חומרים דמויי זכוכית להיות אטומים באורכי גל של 4.6 מיקרון, אשר מאפשר במדויק כדי לקבוע את הטמפרטורה של משטח הזכוכית. 1-4 מיקרון פולטת באזור מאפשרת לבצע מדידה באמצעות ואקום פתחי פיקוח תאי לחץ. אלטרנטיבי - שימוש כבל סיבים אופטיים.

אופטיקה ו RTT אינם משמעותיים ברוב המקרים, שכן בתחום לאור גודלה של 3 ס"מ במרחק של 50 ס"מ ו זמן תגובה של פחות מ 1 s מספיקה. עבור לסירוגין אובייקט נע קטנים או מהר הם דורשים (בקוטר 3 מ"מ) קטן או יותר קטנות (0.75 מ"מ) מדידות במקום. הרחוק מכוון (3-300 מ ') דורש הסתגלות אופטית, כשדה תקן מבט הופך גדול מדי. בחלק מהמקרים, שיטה זו היא השתמשה רדיומטריה שני-גל. סיב אופטי מאפשר להרחיק את האלקטרוניקה מסביבות אגרסיביות, כדי לחסל את שפעת רעש על מנת לפתור את בעיית הגישה.

מדחום ליזר בעצם נשלט בטווח 0.2-5.0 עם זמן תגובה. תגובה מהירה יכולה להגדיל את האות לרעש ואת ההשפעה האיטית על רגישות. כאשר חימום אינדוקציה מחייב תגובה מיידית, וכן עבור המסוע - לאט את התגובה.

מדחום מונוכרום IR הוא פשוט משמש במקרים בהם מוצרים באיכות גבוהה כדי ליצור בקרת טמפרטורה היא מאוד חשובה.

thermometry כפול אורך הגל

עבור משימות מורכבות יותר, שבו הדיוק במדידה המוחלט הוא קריטי, והיכן המוצר הוא נתון ללחץ פיזי או כימי, ומחיל רדיומטריה שני-גל. הרעיון יצא בתחילת 1950, והשינויים האחרונים בעיצוב של החומרה להגדיל את התפוקה שלו ולהפחית עלויות.

השיטה מורכבת במדידת צפיפות ספקטרלית הכח בשני אורכי גל שונים. הטמפרטורה של האובייקט ניתן לקרוא ישירות מהמכשיר, אם emissivity של אותו לכל אורך גל. אינדיקציות תהיינה נכונות גם אם שדה ראייה חלקית חסם חומרים קרים יחסית, כגון אבק, מסכי חוט של חלון אפור שקוף. שיטת התיאוריה היא פשוטה. אם הן באורך גל זוהר זהה (עבור גוף אפור), מקדם פליטה מופחתת ביחס הופך פרופורציונלי הטמפרטורה.

מדחום Dual-גל הלייזר משמש בתעשייה ובמחקר כחיישן פשוט, ייחודי שיכול להקטין טעות המדידה.

יתר על כן, מדחום באורכים להגדיר עבור חומרים אשר אינם גופים אפורים, מקדם הקליטה אשר משתנית עם אורך גל. במקרים אלה אנו דורשים ניתוח מפורט של מאפייני שטח המהותיים על היחסים של המקדם של גל, טמפרטורה והרכב כימי של פני השטח. עם נתונים אלה אפשר ליצור אלגוריתם החישוב תלוי קרינה ספקטרלי באורכי גל שונים על הטמפרטורה.

כללי הערכה

כדי להעריך את מידת הדיוק של מדידת המשתמש חייב לדעת את הדברים הבאים:

• חיישני IR מטבעו לא להבחין בצבעים.
• אם השטח הוא מבריק, אז המכשיר יקים לא נפלט אלא גם את האנרגיה באה לידי הביטוי.
• אם האובייקט הוא שקוף, הוא סינון IR דרוש (לדוגמא, זכוכית אטומה 5 מיקרון).
• בשנת תשעה מתוך עשרה מקרים מוחלט מדידה מדויקת נדרשת. קריאות חוזרות וחוסר ההטיה תספקנה את הדיוק הדרוש. כאשר השינויים הזוהרים והעיבוד קשים, צריך להישאר בשתיים או מד קרינה באורכי גל מרובה.

אלמנטים מבניים

מדחום ללא מגע לייזר עובד על העיקרון של אנרגיה אינפרא אדום בכניסה ו אות היציאה. מכשיר חשמלי בסיסי מורכב מסנן, ספקטרליים אופטיים, עדשות איסוף הגלאי כממשק חיצוני. עיבוד דינמי מתבצע באופן שונה, אבל זה יכול להיות מופחת על מנת לשפר, אות ייצוב תרמית של לינאריזציה וטרנספורמציה. זכוכית חלון קונבנציונלית משמשת קרינה קצר גל, קוורץ עבור בינוני גרמניום או אבץ גופרי עבור סיבי 8-14 מיקרון טווח, - באורכי גל של 0.5-5.0 מיקרון.

המראה

מדחום מרחוק לייזר מאופיין שדה הראייה (FOV) - בקרת טמפרטורה גודל נקודה במרחק נתון. שינוי בקוטר של שדה ראייה הוא ביחס ישר לשינוי מרחק בין המדחום לבין אובייקט המדידה. שוויה תלוי היצרן ואת ההשפעה על המחיר היחיד. יש דפוס עם PP מ 1 מ"מ למדידות נקודה, וכן אופטיקה לטווח ארוך (7 סנטימטר במרחק של 9 מ '). עבודה מרחוק אינו משפיעה על הדיוק של הקריאה, אם האובייקט ממלא המקום המדיד. הפסד האות המרבי לא יעלה על 1%.

מכוון

מדחום אינפרא אדום קונבנציונלי לייצר מדידות ללא התקנים נוספים. זה מקובל לשימוש עם עצמים גדולים, כגון אינטרנט נייר, שבו דיוק נקודה אינו נדרש. עבור עצמים קטנים או מרוחקים באמצעות קרן לייזר. גרסאות אחדות נוצר על גילויו לייזר.

1. הקרן לקזז מן הציר האופטי. הדגם הפשוט המשמש במכשירים עם רזולוציה נמוכה לעצמים גדולים, כלומר. ק בקרבת הסטייה גדול מדי.
2. קרן קואקסיאלי. אל תסטו מן הציר האופטי. מרכז נקודה מדיד שצוין במדויק בכל מרחק.
3. לייזר כפול. ספוט בקוטר שכותרתו שתי נקודות, אשר מבטלת את הצורך לנחש או לחשב את הקוטר ואינו להוביל לטעויות.
4. מצביע חוזר לקזז. הוא מציג את שדה הראייה של גודלו ואת הגבול החיצוני.
5. 3 נקודות מצביע קואקסיאלי. הקרן מחולקת לשלוש נקודות בהירות על אותו הקו. נקודת אמצע מציין את מרכז הנקודה, ואת הקוטר החיצוני של חותמה.

במטרה לספק סיוע אפקטיבי בניהולו של המדחום דווקא אובייקט המדידה.

מסנן

המדחום משמש מסנני גל קצרים למדידות טמפרטורה גבוהה (> 500 ° C) ומסנן באורכי גל ארוך יותר לטמפרטורות נמוכות (-40 ° C). גלאי הסיליקון, למשל: עמיד לחום, ואורך גל קטן מקטין את טעות המדידה. מסננים סלקטיבית אחרים משמשים סרטי פלסטיק (3.43 מיקרון ו- 7.9 מיקרון), זכוכית (5.1 מיקרון) ואת הלהבה (3.8 מיקרון).

חיישנים

רוב החיישנים או מתח מניבות הפוטואלקטרי כאשר נתון קרינת אינפרא אדום, או photoconductive, t. E. שינויי ההתנגדות שלה תחת הפעולה של מקור האנרגיה. הם מהירים, מאוד רגישים, יש סחף טמפרטורה מקובל, אשר ניתן להתגבר, למשל, מעגל פיצוי טמפרטורת thermistor, מעגל אפס אוטומטית, ואת משרעת הגבלת הגנת בידוד תרמית.

מדחום אינפרא אדום שרשרת על אות פלט גלאי 100-1000 mV הוא שיפור פי אלף מוסדר, הוא לינארית, וכתוצאה מכך, מהווה אות ליניארי נוכחית או מתח. הערך האופטימלי שלה של 4-20 mA, כדי למזער הפרעות חיצוניות. אות זה ניתן להאכיל את יציאת RS-232 או בבקר PID, תצוגה מרחוק או מכשיר הקלטה. התגלמויות אחרות משתמשות אות:

• הפעלה / כיבוי של אותות;
• ערך מתנת שיא;
• זמן תגובה מתכווננת;
• מעגל דגימה בהמתנה.

מהיר

יש מדחום לייזר אינפרא אדום זמן תגובה ממוצע של 300 ms, למרות השימוש גלאי סיליקון יכול להגיע לערך של 10 מילי-שניות. במכשירים רבים תגובה לשינויי זמן לצנן רעש נכנס ולהתאים את הרגישות. לא תמיד צריך זמן תגובה מינימאלי. לדוגמא, בזמן חימום אינדוקציה צריך להיות בטווח של 10-50 ms.

תכונות של מדחום לייזר

Etekcity Lasergrip 630 - מחיר 2 לייזר מדחום אינפרא אדום של 35.99 $. מאפיינים:

• טווח טמפרטורות -50 ... 580 מעלות צלזיוס;
• דיוק +/- 2%;
• מרחק יחס גודל נקודה של 16: 1;
• emissivity של 0.1 - 1.0;
• זמן תגובה <500 ms;
• רזולוציה של 1 ° C.

מדחום ליזר (תמונה) גם מודיע על הטמפרטורה הגדולה, הקטנה ממוצעת. נקודת המדידה מוסטת על ידי 2 סנטימטרים מתחת לנקודה המכוונת. לייזר מיקוד מדויק יותר בצומת קרני (36 ס"מ).

AMPROBE IR-710 - מדחום אינפרא אדום לייזר, המחיר הוא 49.95 $. מאפיינים:

• טווח טמפרטורות -50 ... 538 מעלות צלזיוס;
• גודל נקודת מינימום של 20 מ"מ;
• דיוק +/- 2%;
• מרחק יחס גודל נקודה של 12: 1;
• emissivity של 0.95;
• זמן התגובה של 500 ms;
• רזולוציה של 1 ° C.

מדחום לייזר זה (תמונה) מלבד הטמפרטורה הנוכחית, זה גם מציין את ערכי המינימום והמקסימום.