Лазерлік термометр алыстағы заттардың температурасын өлшей ала ма?

Лазерлік термометрлер қалай инфрақызыл технологияны пайдаланып алыстағы беттің температурасын өлшейді

Лазерлік инфрақызыл температураны өлшеудің ғылыми негізі

Лазерлік термометрлер 8-ден 14 микрометрге дейінгі толқын ұзындығы ауқымында ең жақсы жұмыс істейтін арнайы инфрақызыл сәуле сезгіштері арқылы жылуды анықтау арқылы жұмыс істейді. Кейбір адамдар ойлайтындай, көрінетін лазер сәулесі тек құрылғыны бағыттауға көмектеседі және температураны өлшеумен ешқандай байланысы жоқ. Бұл сенсорлар беттерден шығатын инфрақызыл энергияны ұстап алған кезде, олар осы энергияны электрлік сигналдарға айналдырады. Содан кейін құрылғы Parker мен 2023 жылы жарияланған зерттеу нәтижелері бойынша нақты нүкте немесе аймақ бойынша орташа температураны анықтау үшін осы сигналдарды өңдейді. Кейбір жоғарғы санатты нұсқаларда екі толқындық технологиясы бар. Бұл термометр мен өлшенетін нысан арасындағы ауадағы ауа-райы әсерлері сияқты факторларға түзету енгізуге көмектеседі. Осы функция арқасында бұл жетілдірілген модельдер 300 метр қашықтықтағы нысандарды өлшеген кезде де сенімді көрсеткіштер беруі мүмкін, әрине нәтижелер қоршаған ортаның факторларына байланысты өзгеруі мүмкін.

Лазерлік термометрді қолданғанда эмиссияның ұзақ қашықтықта дәл оқуға әсері

Беттің сәуле шығару қабілеті деп аталатын материалдардың жылу бөлу тәсілі температураны дәл өлшеу үшін өте маңызды. 2022 жылғы ASTM стандарттарына сәйкес, көбінесе өңделмеген металдар эмиссия мәні 0,05-ден 0,2-ге дейінгі спектрдің төменгі шетінде болады. Ал 0,85-тен 0,95-ке дейінгі аралықта ағаш сияқты органикалық заттар жылу энергиясын шығаруда көбінесе әлдеқайда жақсы болып келеді. Эмиссияның төмен болуы бұл беттерден тікелей тонуға болатын сәулелену мөлшері аз екендігін білдіреді, ал бұл әсіресе ұзақ қашықтықтан оқыған кезде дәл өлшеуді қиындатады. Сондықтан заманауи лазерлік термометрлер 0,1-ден 1,0-ге дейінгі диапазонда реттелетін эмиссиялық орнатулармен жабдықталған. Бұл мүмкіндік техниктерге әртүрлі материалдар араласқан жағдайларда құралдарын дәл баптауға мүмкіндік береді және 50 метрден астам қашықтықта жұмыс істеген кезде де өлшеулерді сенімді етеді.

Арақашықтықтан-даққа дейінгі қатынас және оның өлшеу ауқымына әсері

Инфрақызыл термометрлердің жұмыс істеу принципіне қараған кезде, арақашықтық пен дақтың қатынасы (A:D) негізінен тексеру қажет заттан қанша қашықтықта тұрғанымызға сәйкес қандай аймақты өлшеп жатқанымызды көрсетеді. Мысалы, 30:1 қатынасын алайық. Бұл термометрді 30 метр қашықтықтан бағыттаған кезде, шамамен бір метр диаметрлі аймақтан оқылым алатынымызды білдіреді. Нәтижелердің дәлдігі үшін осы қатынастар шеңберінде өлшеулер жүргізу өте маңызды. Алайда, олардан тыс шықсақ, 2022 жылы NIST жүргізген кейбір зерттеулерге сәйкес, әрбір қосымша метр сайын дәлдік тез құлап, шамамен плюс-минус 2 градус Цельсийге дейін жетеді. Тұман немесе шаң сияқты заттар болған кезде жағдай одан да күрделенеді, себебі біз инфрақызыл сәулеге сүйенеміз, ал осындай бөлшектер сәулелерді шағылдырады. Бұл құралдарымыздың сенімділігін төмендетеді және біз өлшеуді жоспарлаған жерден басқа жерлерден температура оқылымдарын алу мүмкіндігін арттырады.

Оптикалық ажыратымдылық: Линзалардың сапасы қашықтықтағы нысандарға басуға қалай әсер етеді

Жақсы сапалы германий линзалары мен шағылдыруды азайтатын қаптамалар сигналдың жоғалуын едәуір төмендетуге көмектеседі. Шамамен 100 метр қашықтықта бұл арнайы линзалар сигналдың 2%-нен аспайтын деңгейде жұтылуын қамтамасыз етеді, ал қарапайым линзалар сигнал күшінің 15%-на дейін жоғалтуы мүмкін. Тағы бір маңызды ерекшелік – ыстық жағдайларда жұмыс істеген кезде жылулық «гүлдеу» проблемасын шешетін көпэлементті линзалар жинағы. Бұл үздіксіз жұмыс істейтін жабдықтары бар өнеркәсіптік орындарда ерекше маңызды болып табылады. Соңғы жаңартуларға назар аударсақ, 2018 жылғы деңгеймен салыстырғанда өлшеу нүктесінің өлшемі шамамен ширегіне дейін кішірейтілді. Кішірек нүктелер жалпы оптикалық ажыратымдылықты жақсартады, бұл басқаша айыру қиын болатын ұсақ детальдар мен қашық нысандарға дәл нақты басуға мүмкіндік береді.

Ұзақ қашықтықта лазерлік термометрлердің дәлдігіне әсер ететін негізгі факторлар

Өнімділікті әсерлететін атмосфералық бөгеу, және орташа жағдайлар

Орташа жағдай шынымен осы ұзақ қашықтықтағы өлшемдерді бұзады. Ылғалдылық 60%-дан асқан кезде инфрақызыл сәулелер түзетінен 23% артық шашырайды. Температураның 10 градус Цельсийден астам тербелуі де өлшеулерді бұзады, соңғы зерттеулерде Acuity Laser компаниясы 15 метрге шамамен 2-4% дәлсіздік тапты. Сонымен қатар, жаңбыр тамшылары, тұман, шаң бөлшектері сияқты ауадағы әртүрлі заттар инфрақызыл сәулесін немесе сіңіреді, не болмаса сенсорға жетпей-ақ кері шағылады. Бұл проблемалар қашықтық артқан сайын күшейеді. Сондықтан өлшемдердің нақты мағынасы болуы үшін атмосфераны тұрақты ұстау өте маңызды.

Бетінің материалы, шағылдыру қабілеті және төменгі сәулелендіру мәні бар нысандармен жұмыс істеудегі қиыншылықтар

Инфрақызыл технологиямен заттарды анықтау кезінде олардың нелерден жасалғаны шынымен маңызды болып табылады. Жарқыраған металл беттер өзіне түскен ИҚ сәулесінің көбінесе 85-тен, мүмкін, 95 пайызын шағылдырады, бұл туралы Мескернелдің өткен жылғы зерттеуінде айтылған. Ал қара матты беттер түскен сәulenің шамамен 90 пайызын жұтады, бұл температураны өлшеуді әлдеқайда дәлірек етеді. Алюминий немесе гильотиналық болат сияқты өздерінің жылуын аз шығаратын материалдармен жағдай күрделенеді. Егер сәулешығару параметрлерін 0,05 шамасына қате орнатсаңыз, 20 метр қашықтықтан жасалған өлшеулер оннан астам Цельсий градусына қате болуы мүмкін. Сондықтан жаңа жабдықтар объектіде кездесетін типтік заттар үшін екі лазерлік нүктемен қоса анықтамалық нұсқауларды қоса бастады, бұл техниктердің барлығын шамамен емес, дұрыс орнатуына көмектеседі.

Лазерлік термометр шыны немесе будан өтіп өлшей ала ма? Кең тараған түсінбеушіліктерді жою

Лазерлік термометрлер кәдімгі шыны арқылы немесе қалың бу арқылы температураны өлшегенде дұрыс жұмыс істемейді. Неліктен? Шыны сәулелердің шамамен 90% -ын кері шағылдырады, яғни дисплейде көрсетілетін мән — шынының өзінің температурасы, ал артындағы заттың емес. Бумен толық орындарда жағдай одан да нашарлайды, себебі ауадағы өте кішкентай су тамшылары инфрақызыл сәулелерді толығымен кездейсоқ бұзады. Ысытқыштарды регулярлы тексеретін зауыттар сияқты орындарда бұл температураның 15 градус Цельсийге немесе одан да көбіне дейін қате көрсетілуіне әкелуі мүмкін. Дәл нәтижелер алу үшін осы құрылғылармен жұмыс істейтіндер шыны материалдар арқылы немесе ылғал буына толы орталарға бағыттамау керектігін есте сақтауы керек.

Өлшеу бұрышы мен мақсат өлшемі: Жиі кездесетін қолданушы қателерінен аулақ болу

Дәл көрсеткіштер алу үшін сенсорды өлшенетін бетке тікелей бағытталған болуы керек, мүмкіндігінше перпендикулярдан 5 градусқа дейінгі айналым ішінде. Шамамен центрден 30 градус бұрышпен бағытталғанда инфрақызыл сәулелердің көрсеткіштері нақты 40 пайызға дейін төмендейді, бұл өлшемдерді шынымен бұзады. Қандай кішкентай нысанның дұрыс өлшенуіне әсер ететін «арақашықтықтан даққа дейінгі қатынас» деп аталатын нәрсе де бар. Мысалы, 30:1 қатынасты құралды алсақ — үш метр қашықтықта ол дұрыс жұмыс істеуі үшін кем дегенде 10 сантиметр ені бар мақсатты аймақты қажет етеді. Операторлар осы нұсқауларға бағынбаса, өлшеуге тырысқан нәрселерімен қоса қажетсіз фондық сәулеленуді де қауып алады, бұл бүкіл деректер жинағын бүлдіреді. Бұл қателіктердің көбісі адамдарға құрылғылар шынайы жағдайларда қалай жұмыс істейтіні туралы дұрыс оқыту жүргізілмегендіктен пайда болады.

Лазерлік термометрлердің температураны контактсіз, ұзақ қашықтықтан бақылаудағы практикалық қолданылуы

Өнеркәсіптік қолданыс мысалдары: Жоғары кернеулі және қозғалыстағы жабдықтарды қауіпсіз бақылау

Лазерлік термометрлер қауіпсіздік маңызды рөл атқаратын көптеген өнеркәсіптік орындарда маңызды құралға айналды. Бұл құрылғылар жұмысшыларға жанасу қауіпті немесе жетуге қиын бөлшектердің температурасын тексеруге мүмкіндік береді. Электр инженерлері үшін олар тіпті жақын жанаспай-ақ, қауіпті доғалық разряддар қаупін төмендетіп, тірі токтың сөндіргіштері мен трансформаторларын тексеру кезінде шын мәніндегі құтқарушы болып табылады. Зауыт алаңдарында техникалық қызмет көрсету бригадалары машиналар толық жылдамдықпен жұмыс істеп тұрған кезде де электр қозғалтқыш орамаларын және конвейерлік подшипниктерді сканерлеп алуы мүмкін. Бұл кәсіпорындардың тексерулер үшін жиі тоқтатылуының алдын алады. Кейбір объектілер контактілі әдістерге қарағанда, жұмысты толығымен тоқтатуды талап ететін кезеңдермен салыстырғанда, әдеттегі үзіліс уақытының 30%-дан жартысына дейінгі уақытты үнемдегенін хабарлайды.

Ғимараттарды диагностикалау: Жылу жоғалтулары мен жылу оқшаулау саңылауларын анықтау

Бүгінгі күнде энергетикалық аудиторлар ғимараттардан жылу шығып кететін жерлерді және оқшаулау материалдары қалай болса да дұрыс жұмыс істемейтін жерлерді анықтау үшін лазерлік термометрлерді пайдаланады. Бұл технологияны бұрынғы жақсы ескі «үрлеу есігі» сынағымен қосып қарастырсаңыз, 2023 жылы Энергетика министрлігінің қызметкерлері хабарлағандай, ауа қашып кету орындарын шамамен 94% дәлдікпен анықтау мүмкіндігі туралы сөйлей аламыз. Бұл жүйенің маңыздылығы — оның бүкіл ғимарат сыртын өте жылдам сканерлеп шығу қабілетінде. Бұл құралдар температурадағы 1,8 градус Фаренгейтке немесе шамамен 1 градус Цельсийге тең болатын ең кіші өзгерістерді тіпті анықтап алады. Мұндай аймақтарды табу энергия үнемдеудің максималды деңгейге жетуі үшін құрылысшылардың нақты осы жерлерге назар аударуына көмектеседі.

Зерттеу жағдайы: Жерден физикалық қол жеткізбей-ақ шатырдағы күн сәулесін пайдаланатын панельдерді тексеру

Орталық Америкадағы бір күн сәулесі электр станциясы панельдерді қашықтан тексеру үшін лазерлік термометрге ауысқаннан кейін техникалық қызмет көрсету шығындарын шамамен 60% дейін қысқартты. Техникалық топ жанындағы панельдермен салыстырғанда температура айырмашылығы шамамен 28 градус Фаренгейттен асқан жағдайда проблемалық аймақтарды анықтайды. Енді осы шатырлардың бәріне шығу қажет емес. Бұрын осы өзгеріске дейін қызметкерлер жылына шамамен 300 сағатты қауіпті тексерулерге жұмсайтын. Қауіпсіздік міндетті түрде жақсарды, сонымен қатар жұмыс істеу де тегіс өтті. Кейбіреулер нақты үнемдеу пайызына қарсыласуы мүмкін, бірақ барлығы панельдердің қайсысы дұрыс жұмыс істемейтінін білу үшін құлап кету қаупіне ұшырамайтын техникалық қызмет көрсетушілердің өмірі оңайлағанына келіседі.

Жабайы табиғат зерттеуі: Табиғи мекенжайлардағы жануарлардың дене температурасын өлшеу

Жабайы табиғат зерттеушілері әсіресе сирек кездесетін немесе қорғалатын түрлермен жұмыс істегенде жануарларға стресс тудырмай оларды бақылау үшін лазерлік термометрлерді пайдалануды бастады. 2022 жылы зоологтар жариялаған зерттеулерге сәйкес, мұндай құрылғылар 30 метр (шамамен 100 фут) қашықтықтан да температураны шамамен жарты градус Фаренгейт (0,28 градус Цельсийге дейін) дәлдікпен өлшей алады. Осындай дәлдік популяциялар арасында кең таралмай тұрып-ақ жануарлар тобындағы температураның көтерілуін анықтауға көмектеседі. Бұл әдістің артықшылығы — ғалымдар жануарлардың табиғи мінез-құлқына кірмей-ақ аурулардың таралуын бақылай алады. Мұндай бақылаулар экожүйелерде не болып жатқаны және әртүрлі жануарлар популяциялары уақыт өте келе қалай өзгеріп отырғаны туралы маңызды кілттік деректер береді.

Лазерлік термометрлердің басқа қашықтан температураны өлшеу технологияларымен салыстырылуы

Лазерлік термометр мен жылулық бейнелеу камералары: Қашықтық, дәлдік және құнының айырмашылықтары

Температураны контактсіз өлшеу құралдары қолданылу аясы мен әдістері бойынша әртүрлі болады. Лазерлік термометрлер әдетте D:S қатынасы 10:1-ден 50:1-ге дейінгі бір нүктелі өлшеулерді жүргізеді, ал жылулық бейнелеу камералары толық жылулық карталарды жасау үшін мыңдаған деректер нүктелерін тіркейді. Негізгі айырмашылықтар төменде келтірілген:

Жылулық камералар электрлік жүйелердегі немесе ғимарат қабырғаларындағы күрделі жылулық суреттерді диагностикалау үшін, ал лазерлік термометрлер жабдықтың кезеңдік техникалық қызмет көрсету кезінде тез, жеке өлшеулер жүргізу үшін ыңғайлы шешім ұсынады (Thomasnet 2023).

Лазерлік мақсаттаудың жетілдірілген инфрақызыл сенсорлар мен ақылды құрылғыларға интеграциясы

Бүгінгі күнгі инфрақызыл жүйелер әрбір технологияның өзіндік әлсіздіктерін жеңу үшін лазерлік мақсаттауды жылулық сенсорлармен біріктіреді. Жаңа гибридті құрылғылардың өзінде ішкі лазерлік қашықтық өлшеуіштер бар, олар мақсат нүктесінен объектіге дейінгі қашықтықты есептейді, соның арқасында нақты өрістегі сынақтар кезінде өлшеулердің дәлдігі шамамен 15-ден 20 пайызға дейін арта түседі. Индустриялық Интернет заттарын қолданатын зауыттар үшін бұл комбинация қызмет көрсетуші жабдық пен конвейерлік тасымалдағыштар сияқты әртүрлі қозғалыстағы бөлшектерді тұрақты түрде, адамның тұрақты бақылауынсыз байқап отыруға мүмкіндік береді. Кейбір өндірістік кәсіпорындар осықылды бақылау жүйелері арқасында потенциалдық бұзылуларды күндер бойы алдын ала байқағанын хабарлады.

Басқа контактісіз әдістердің орнына лазерлік термометрді қашан таңдау керек

Лазерлік термометрді мыналай болғанда таңдаңыз:

• HVAC қондырғылары немесе жоғарыда орналасқан сымдар сияқты қол жетпейтін кішкентай немесе көтеріңкі нысандарды өлшеу
• Радиожиілікті шығарындылар немесе электрондық бөгеулерден аулақ болу қажет болатын аймақтарда жұмыс істеу
• Бюджеттік шектеулер термиялық бейнелеуді тиімсіз етеді
• Дереу, бір нүктелік өлшеулер жеткілікті

2023 жылғы зерттеуге сәйкес, объектілердің 68% менеджерлері лазерлік термометрлерді ыңғайлылығы, қолдану оңайлығы және тез нәтиже беруіне байланысты күнделікті тексерулерде қолдануды ұнатады.

Жиі қойылатын сұрақтар

Лазерлік термометрлер шыны арқылы температураны өлшей алады ма?

Жоқ, шыны инфрақызыл сәулелердің шамамен 90% шағылдыратындықтан, лазерлік термометрлер шыны арқылы дәл өлшей алмайды.

Лазерлік термометрдің тиімді қашықтығы қандай?

Лазерлік термометрдің тиімді қашықтығы 100 метрге дейін жетеді.

Шығарғыштық температура көрсеткіштеріне қалай әсер етуі мүмкін?

Издердің жылу сәулесін шығаруына эмиссия әсер етеді; дұрыс емес параметрлер дұрыс емес көрсеткіштерге әкеп соқтыруы мүмкін.

Лазерлік термометрлер жылу жоғалту орындарын анықтау үшін тиімді ме?

Иә, лазерлік термометрлер ғимараттардың диагностикасында жылу жоғалту орындары мен жылу оқшаулау саңылауларын анықтау үшін жиі қолданылады.