ترموگرافی مادون قرمز چیست؟

 انواع دماسنج یا ترموگرافی مادون قرمز

یک دماسنج مادون قرمز در ابتدایی‌ترین شکل خود از عدسی تشکیل شده است که تابش حرارتی مادون قرمز را روی یک آشکارساز متمرکز و انرژی تابشی را به یک سیگنال رنگی تبدیل می‌کند. دماسنج مادون قرمز برای اندازه‌گیری دما از فاصله دور طراحی شده، بنابراین از تماس با جسم مورد اندازه‌گیری جلوگیری می‌کنند. امروزه انواع مختلفی از تنظیمات دماسنج مادون قرمز برای کاربردهای خاص وجود دارد. در زیر به سه نوع از رایج ترین دماسنج‌های مادون قرمز نگاهی می‌اندازیم.

• دماسنج مادون قرمز نقطه‌ای: همچنین به عنوان پیرومتر نیز شناخته می‌شود، دماسنج مادون قرمز نقطه‌ای شبیه یک تفنگ رادار دستی است و برای تشخیص و اندازه گیری دما در یک نقطه خاص روی یک سطح استفاده می‌شود. دماسنج‌های مادون قرمز نقطه‌ای برای اندازه گیری تشعشعات حرارتی روی تجهیزات صعب العبور یا تجهیزاتی که در شرایط سخت کار می‌کنند ایده آل هستند. کاربردهای رایج برای استفاده از دماسنج مادون قرمز نقطه‌ای برای نگهداری پیشگیرانه عبارتند از:

1.  بررسی بلبرینگ و تسمه
2.  نظارت بر اتاق‌های برق
3.  سیستم های جابجایی سیالات
4.  نشتی آب
5. بوردهای پنل 
6.  مانیتورینگ موتور دوّار
7.  عملیات دیگ بخار و نظارت بر سیستم بخار

  دماسنج‌های مادون قرمز نقطه ای با استفاده از میدان دید یا field of view که FOV نامیده می‌شود و بر اساس نسبت فاصله به نقطه (D:S) (distance-to-spot ratio) کار می‌کنند. هنگام اندازه‌گیری دمای یک دارایی با دماسنج نقطه‌ای، مطمئن شوید که هدف کاملاً در FOV دماسنج قرار دارد. همچنین نسبت فاصله به نقطه را در نظر بگیرید، زیرا اگر دمای پس‌زمینه با دمای هدف متفاوت باشد، ممکن است خطا رخ دهد. هر چه عدد نسبت بزرگتر باشد، قدرت تفکیک دستگاه بهتر و مساحت قابل اندازه‌گیری کوچکتر است. به عنوان مثال، دماسنج نقطه‌ای با نسبت 40 به 1 با دقت بیشتری جسم کوچکتر را نسبت به دماسنجی با نسبت 10 به 1 اندازه‌گیری می‌کند.

• سیستم‌های اسکنر مادون قرمز: این دماسنج‌های مادون قرمز مناطق بزرگ‌تری را اسکن می‌کنند و اغلب در کارخانه‌های تولیدی با نوار نقاله یا فرآیندهای وب (web processes) استفاده می‌شوند. اسکن اشیاء روی تسمه نقاله یا ورقه‌های شیشه‌ای یا فلزی که از کوره خارج می‌شوند، کاربردهای رایج برای سیستم های اسکنر مادون قرمز هستند.
• دوربین‌های تصویربرداری حرارتی مادون قرمز: دوربین تصویربرداری حرارتی نوع پیشرفته‌ای از دماسنج تابشی است که برای اندازه‌گیری دما در چندین نقطه در یک منطقه بزرگ و ایجاد تصاویر ترموگرافی دو بعدی استفاده می‌شود. اکثر دوربین‌ها تصاویر را در زمان واقعی نمایش می‌دهند و می‌توانند برای ارزیابی عمیق‌تر و تولید گزارش به نرم‌افزارهای تخصصی متصل شوند. دوربین‌های تصویربرداری حرارتی مدرن دستی هستند و به کاربران اجازه می‌دهند بین چندین پالت رنگ جابجا شوند تا به رمزگشایی تفاوت‌های مختلف دما کمک کنند:

1.  پالت آهن: پالت آهن رایج‌ترین است. سردترین مناطق را به رنگ سیاه، مناطق کمی گرمتر را با رنگ آبی/بنفش، دمای متوسط را به رنگ قرمز/نارنجی/زرد و سفید را برای گرمترین دماها نشان می‌دهد.
2.   پالت سیاه و سفید: گاهی اوقات به آن مقیاس خاکستری می‌گویند، این پالت رنگی جزئیات را به خوبی تنها با نمایش رنگ‌های سیاه تا سفید که از چندین سطح خاکستری عبور می‌کنند، نمایش می‌دهد. رایج‌ترین کاربرد برای مقیاس خاکستری دید در شب یا دوربین‌های امنیتی است. این مورد به ندرت در تصویربرداری ماشین آلات استفاده می‌شود زیرا تشخیص تغییرات دما زمانی که فقط از دو رنگ استفاده می‌شود دشوارتر است.
3. پالت رنگین‌کمان: پالت رنگین‌کمان بهترین حساسیت حرارتی را با نمایش تفاوت دما از طریق چندین رنگ نشان می‌دهد. مشابه پالت آهن، پالت رنگین‌کمان از رنگ بیشتری برای نشان دادن تغییرات دما استفاده می‌کند.

  از دیگر ویژگی‌های دوربین مادون قرمز میتوان به زنگ هشدار رنگ، تصویر در تصویر و ترکیب فیوژن اشاره کرد. زنگ هشدار رنگی به شما امکان می‌دهد دما را انتخاب کنید، بنابراین دوربین فقط یک تصویر حرارتی رنگی از یک دارایی انتخاب شده را نشان می‌دهد. ترکیب فیوژن به شما امکان می دهد حداقل یا حداکثر دمای متوسط یک تصویر حرارتی را با یک تصویر دیجیتال استاندارد ترکیب کنید.

بسیاری از این ویژگی‌ها اطلاعات ارزشمندی را ارائه می‌دهند. بنابراین این سوال مطرح می شود که در یک دوربین تصویربرداری حرارتی باید به دنبال چه چیزی باشید؟ دو ویژگی مهم که باید در نظر بگیرید وضوح آشکارساز و حساسیت حرارتی است:

• وضوح آشکارساز: وضوح آشکارساز تعداد پیکسل‌های نمایش داده شده در تصاویر را به شما می‌گوید. دوربین شما باید متداول ترین رزولوشن‌های 160×120، 320×240 و 640×480 را داشته باشد. یک تصویرگر 640×480 تصویری از 307200 پیکسل را نمایش می‌دهد.
• حساسیت حرارتی: این مورد به کوچکترین اختلاف دمایی اشاره دارد که دوربین تصویربرداری حرارتی می‌تواند تشخیص دهد. به عنوان مثال، دوربینی که حساسیت 0.05 درجه را نشان می‌دهد به این معنی است که می‌تواند تفاوت بین دو سطح را با اختلاف دمای پنج صدم درجه را تشخیص دهد.

همچنین محدوده دمایی دوربین تصویربرداری حرارتی را در نظر بگیرید که حداقل و حداکثر دمایی است که دوربین می‌تواند اندازه گیری کند. محدوده دمای معمولی منهای 4 درجه فارنهایت تا 2200 درجه فارنهایت است.