Лазерын термометр холын объектын температурыг хэмжих үү?

Лазерийн тусламжтай инфра улаан туяагаар гадаргуугийн холын температурыг хэмжихийн шинжлэх ухаан

Лазерийн тусламжтай инфра улаан туяагаар температур хэмжихийн ардах шинжлэх ухаан

Лазерын термометрүүд нь 8-14 микрометрийн долгионы мужид хамгийн сайн ажилладаг тусгай инфра улаан туяаны датчикаар дулааныг илрүүлэх замаар ажилладаг. Зарим хүмүүсийн бодож байдагт нийцээгүйгээр, харагдах лазерын цацраг нь зөвхөн төхөөрөмжийг чиглүүлэхэд тусалдаг бөгөөд температурыг жинхэндээ хэмжихтэй ямар ч холбоо байхгүй юм. Эдгээр датчик нь гадаргуугаас гарч буй инфра улаан туяаны энергийг мэдрэх үед тэдгээрийг цахилгаан дохионд хувиргадаг. Төхөөрөмж нь эдгээр дохиог боловсруулж 2023 онд Паркер болон бусад судлаачдын хийсэн судалгаагаар тодорхойлогдсончлонтойгоор тухайн цэг эсвэл бүс нутгийн дундаж температурыг тодорхойлдог. Зарим өндөр түвшний загваруудад хоёр долгионы урттай технологийг ашигладаг. Энэ нь термометр болон хэмждэг зүйлсийн хоорондох агаарт байгаа цаг агаарын нөлөөллийн зэрэг зүйлсийг тохируулахад тусалдаг. Энэ боломжийг ашиглан эдгээр дэвшилтэт загварууд нь 300 метр зайнд байгаа объектыг хэмжих үед ч найдвартай уншалт өгч чаддаг боловч орчны хүчин зүйлсээс шалтгаалан үр дүн өөр өөр байж болно.

Лазерийн термометр ашиглан холын зайнаас нарийвчлалтай температурын хэмжилт хийхэд цацрагч чанарын үүрэг

Гадаргуугийн цацрагч чанар гэж нэрлэгддэг материалууд дулаан ялгаруулах арга нь нарийвчлалтай температурын хэмжилт авахад маш чухал. Ихэнх боловсруулагдаагүй металлууд ASTM-ийн 2022 оны стандартын дагуу цацрагч чанарын утга нь 0.05-0.2-ийн хооронд байдаг. Мод шиг органик материалын хувьд илүү сайн дулаан цацруулдаг бөгөөд ихэвчлэн ижил масштабын 0.85-0.95-ийн хооронд оршдог. Цацрагч чанар бага байх нь эдгээр гадаргуу нь илүү бага хэмжээний илрэх цацраг гаргадаггүй тул тэдгээрийг ялангуяа холоос хэмжих үед нарийн тавихад хэцүү болгодог. Ийм учраас шинэ лазерийн термометрүүд 0.1-ээс 1.0 хүртэлх цацрагч чанарын тохируулгатай ирдэг. Энэ боломж нь хэрэглэгчид холимог материалуудыг хэмжих үед багажаа нарийвчлан тохируулах боломжийг олгох бөгөөд 50 метрийн илүү зайнаас ажиллах үед ч хэмжилтийг илүү найдвартай болгодог.

Цэгийн хүртэлх зай болон Үр дүнтэй Хэмжилтийн Хязгаарын Хувьд Нөлөөлөх Нөлөө

Инфра улаан туяаны термометрийн ажиллагааг судлахдаа, цэгийн харьцаа (D:S) нь бид шалгахыг хүсч буй зүйлээс ямар зайнд байгаагаас хамааран ямар талбайг хэмждэг вэ гэдгийг зааж өгдөг. Жишээ нь 30:1 харьцааг авч үзье. Энэ нь хэрэв хэн нэгэн термометрийг 30 метр зайд чиглүүлбэл, ойролцоогоор нэг метр диаметртэй тойрог доторх температурыг хэмжих болно гэсэн үг юм. Ийм харьцаанд хэмжилтийг хадгалах нь сайн үр дүн гаргахад маш чухал. Гэсэн хэдий ч эдгээр хязгаараас давж болохгүй, учир нь NIST-ийн 2022 онд хийсэн зарим туршилтуудын дагуу нарийвчлал хурдан буурдаг бөгөөд зайн нэмэгдэл тутамд ойролцоогоор ±2°С-аар алдаа гардаг. Тунамал эсвэл тоосонд ийм нөхцөлүүд илүү нарийн төвөгтэй болдог нь инфра улаан туяаг тусгаарлагч эдгээр жижиг хэсгүүд бидний найдвартай ажиллах чадварыг бууруулж, бид анхаарал тавиагүй газраас температурын хэмжилтийг авах магадлалыг ихэсгэдэг.

Оптик нарийвчлал: Объективын чанар хэрхэн холын зүйлсийг чиглэхэд нөлөөлөх вэ

Анти-оидорлогч давхарга бүхий сайн чанарын германийн объективууд дохио алдалтыг ихэд багасгадаг. Ойролцоогоор 100 метрийн зайдах хэмжээнд эдгээр тусгайлан зориулсан объективууд дохионы сулралыг 2%-иас бага байлгаж чаддаг бол ердийн объективууд дохионы хүчийг 15% хүртэл алддаг. Өөр нэг чухал шинж чанар бол халуун орчинд ажиллах үед дулааны цацрагийн нөлөөг багасгах олон элементтэй объективийн бүрдэл юм. Энэ нь тоног төхөөрөмж тасралтгүй ажилладаг үйлдвэрийн нөхцөлд ялангуяа чухал болдог. Сүүлийн үеийн сайжруулалтыг харвал, 2018 онд байгаагаас харьцуулахад хэмжилтийн толбын хэмжээг ойролцоогоор дөрөвний нэгээр багасгасан байдаг. Жижиг толбууд нь нийтлэг оптик нарийвчлалыг сайжруулдаг бөгөөд иймд жижиг дэлгэрэнгүй мэдээлэл эсвэл холын зүйлсийг нарийвчлалтайгаар чиглэх боломжийг олгодог.

Холын зайнаас лазерийн термометрийн нарийвчлалд нөлөөлөх гол хүчин зүйлс

Агаарын орчны халгийлалт болон байгал ахуйн нөхцөл хэмжилтийн үзүүлэлтэд нөлөөлөх

Орчны нөхцөл урт хязгаарт хэмжихэд ихээхэн саад болдог. Чийгшил 60%-иас дээш болоход инфра улаан туяа ердийнхөөсөө ойролцоогоор 23%-иар илүү тархдаг. Сүүлийн жилийн Acuity Laser-ийн судалгаагаар 10°C-с их температурын хэлбэлзэл мөн үнэн зөв хариу гарахад саад болох бөгөөд 15 метр тутамд хэмжилт 2-4%-иар алдаатай болдог. Мөн агаарт байгаа бороо, хана, тоосонцор зэрэг олон төрлийн биетүүд инфра улаан туяаг сенсорт хүрэхээс өмнө шингээж эсвэл буцааж ойлгодог. Эдгээр бүх асуудал хоорондох зай ихсэх тусам илүү хурдан маш эрс үлдэг. Ийм учраас хэмжилтийн үнэн зөв байдлыг хангахын тулд агаарын орчны тогтвортой байдлыг хадгалах нь маш чухал.

Гадаргуугийн материал, ойлгоц, доогуур цацраг гаргалтын биетүүдтэй ажиллахад гарч буй хэцүү байдлууд

Инфра улаан туяагаар зүйлсийг олж танихад тэдгээр нь юунаас бүтсэн бэ гэдэг маш чухал. Энгийн металл гадаргуу хүрч ирсэн ИУ туяаны ихэнх хэсгийг, судалгаагаар 85-аас 95 хувь хүртэлх хэмжээгээр, ойлгоно. Харин хар мат зузаан будагтай гадаргуу дээр туссан туяаныхаа ойролцоогоор 90 хувийг шингээдэг бөгөөд энэ нь температурын хэмжилтийг илүү найдвартай болгодог. Алюмин, цэвэр угараг ган шиг өөрөө их дулаан ялгаруулдаггүй материалуудтай ажиллах нь хямрал үүсгэдэг. Цацаргалтын тохиргоог бага зэрэг, жишээ нь 0.05-аар буруу тохируулбал 20 метрийн зайнаас хийсэн хэмжилт 10 Цельсийн хэмжээгээр алдаатай болчихоорой. Ийм учраас шинэ тоног төхөөрөмжид хоёр лазерын заагуур, талбайд илүү тааралддаг ердийн материалуудын таних самбар зэрэг функцүүдийг нэмж, техникчид зөв тохируулга хийхэд таамаглал хийх шаардлагагүй болгож байна.

Лазерын термометр шил эсвэл уурнаас нэвтрэн хэмжиж чадах уу? Түгээмэл тархсан андуурлыг үгүйсгэх

Лазерын термометр нь энгийн шил эсвэл зузаан уур аар чийгийн дагуу температурыг хэмжихэд зөв ажиллах боломжгүй. Яагаад гэвэл шил нь инфра улаан туяаны ойролцоогоор 90%-ийг буцааж илгээдэг тул дисплей дээр харагдаж буй зүйл бол шилийн өөрийн температур байна, түүний ард юу байгаагүй. Ууртай орчинд хэмжилт хийх нь илүү муу учраас агаарт сандран байгаа жижиг усны дусал бүр инфра улаан туяаг санамсаргүйгээр саатуулдаг. Боилерийг тогтмол шалгадаг үйлдвэр зэрэг газруудад энэ нь 15 хэм болон түүнээс дээш Цельсийн градусаар алдаатай хэмжилтэд хүргэж болзошгүй. Эдгээр төхөөрөмжүүдийг ашигладаг хэн бүр нарийн үр дүн гаргахын тулд цэвэр материал эсвэл чийглэг орчны дотор чиглүүлэхгүй байх ёстойг санах хэрэгтэй.

Хэмжилтийн өнцөг ба зорилгын хэмжээ: Хэрэглэгчийн нийтлэг алдааг зогсоох

Нарийн төвөгтэй хэмжилт авахын тулд сенсорыг хэмжих гадаргуу руу шууд чиглүүлсэн байхаас гадна, боломжит бол перпендикуляр байдлаас нь хоёр тийш ойролцоогоор 5 градусын дотор байлгах шаардлагатай. Төвийн цэгээс ойролцоогоор 30 градусын өнцгөөр налуутах үед инфра улаан туяаны хэмжилт 40 хувийн хүртэл буурч болох бөгөөд энэ нь хэмжилтийг маш ихээр алдагдуулдаг. Манай хэмжиж чадах объектын хамгийн жижиг хэмжээг тодорхойлоход чухал нөлөө үзүүлдэг зүйлсийн нэг бол зай-цэгний харьцаа юм. Жишээлбэл, ердийн 30:1 харьцаатай багажийг авч үзье – гурван метр зайд багаж зөв ажиллахын тулд дор хаяж 10 см өргөнтэй зориулалтын хэсэг шаардлагатай. Хэрэглэгчид эдгээр зааврыг мөрдөхгүй бол хэмжихийг оролдож буй зүйлдээ нэмж хүссэнгүй нэмэлт фонтын цацраг идэвхит бодисыг буулгаж авч, бүх өгөгдлийн цуглуулгийг муутгаж байна. Эдгээр алдааны ихэнх нь хүмүүс эдгээр багажнуудыг бодит нөхцөлд хэрхэн ажилладаг талаар зөв сургалтанд хамрагдаагүйгээс үүдэлтэй.

Лазерийн термометрийн практик хэрэглээ: Хүрэх замын температурыг хэмжих

Үйлдвэрийн хэрэглээ: Хангамжийн хүчдэл өндөртэй, хөдөлгөөнт тоног төхөөрөмжийг аюулгүй хянах

Лазерын термометрүүд нь аюулгүй байдлыг ихэд анхаардаг олон үйлдвэрийн нөхцөлд шаардлагатай багаж болон хувьсажээ. Эдгээр төхөөрөмжүүд ажилчдаар дэвсэхэд аюултай эсвэл хүрэхэд хэцүү байдаг деталуудын температурыг шалгах боломжийг олгодог. Цахилгаан инженерүүдэд илүү ойртох нь аюултай болох цэнэгтэй автомат таслуурууд болон хувиргагуудыг судлахад ийм багаж нь амь нас хадгалагч юм. Үйлдвэрийн талбайд техникийн үйлчилгээний баглажууд машин ажиллаж байх үед ч моторын ороомог, конвейерын өнгөц дээрх температурыг шинжилж чаддаг. Энэ нь үйлдвэрлэлтээ илүү бага зогсоож, шалгалт хийх боломжийг олгоно. Зарим объектууд хуучин хүрэх арга буюу үйлдвэрийг бүрэн зогсоож хийдэг арга замтай харьцуулахад доголдолын хугацаагаа 30%-с бараг хагас хүртэл багасгасан гэж тайлагнаж байна.

Барилгын оношилгоо: Дулаан алдагдлыг болон дулаавчлалын зайг тодорхойлох

Одоогийн үед ихэнх энергийн аудитчид барилгын дулаан алдагдаж буй цэгүүд болон дулаавчийн ажиллагаа муу байгаа газрыг олоход лазерын термометрийг ашигладаг. Энэ технологийг хуучин сайн даралт бууруулагч хаалганы шалгалттай хослуулбал, дориод 94% нарийвчлалтай агаарын зэвсэглэлийг илрүүлж болно. Үүнийг 2023 онд Энергийн яамны зарим ажилтангууд мэдэгдсэн. Энэ төхөөрөмжийн үнэ цэн нь бүх барилгын гадна талыг хурдан сканерлах чадвар юм. Эдгээр хэрэгслүүд 1.8 Фаренгейт (ойролцоогоор 1 Хельвин) зэргийн жижиг температурын ялгааг ч барьж чаддаг. Ийм цэгүүдийг олох нь гэрчийн хүчин зүйлсийг энерги хэмнэхийн тулд хамгийн их хэрэгцээтэй байгаа газарт чиглүүлэхэд тусалдаг.

Туршлагын тохиолдол: Цахилгаан хангамжийн самбарыг физик хандаж чадахгүй байх үед шалгах

Дунд хойд бүсэд байрлах нарны цахилгаан станц лазерийн термометр ашиглан самбаруудыг холоос шалгаж эхэлснээс хойш засвар үйлчилгээний зардлаа ойролцоогоор 60%-иар бууруулж чадсан. Техникийн ажилтнууд хамт орчимд байгаа самбаруудтай харьцуулахад 28 Фаренгейтын градусаас дээш температурын ялгаа гарвал асуудал байгааг тодорхойлдог. Одоо бол тэдгээр налуу зурвасан дээврүү давхиж дээр доороос нь шалгах шаардлага алга боллоо. Өмнө нь ажилчид жилдээ дунджаар 300 цагийг ийм аюултай шалгалтуудад зарцуулдаг байв. Энэ өөрчлөлтөөр аюулгүй байдал мэдээж сайжирч, үйл ажиллагаа илүү урсгалжин явагддаг болсон. Зарим хүмүүс эдгээр хэмнэлтийн нарийн тооцоонд маргаж болох ч, засварын ажилтнууд одоо самбаруудын аль нь доголдож байгааг олохын тулд уналтаас аюулд өртөх шаардлага оршихгүй болсноор амьдрал нь хялбарчилагдсандаа бүгд итгэлтэй.

Амьтны судалгаа: Байгалийн орчинд амьтдын биеийн температурыг хэмжих

Ховор болон хамгаалалттай амьтадтай ажиллах үед тэдэнд стресс үзүүлэхгүй байх зорилгоор даралтын термометр ашиглан амьтдын байдлыг хянах судалгааны ажил эхэлсэн. 2022 онд зоологичид хийсэн судалгаагаар илэрхийлбэл, эдгээр төхөөрөмс нь 30 метрийн зайнаас ч 0.5 Фаренгейтын (ойролцоогоор 0.28 градус Цельс) нарийвчлалтай температур хэмждэг. Ийм нарийвчлал нь эмгэг популяцид үл хянах боломжтой тархахаас өмнө амьтдын бүлэгт халуун татаж эхэлснийг илрүүлэхэд тусалдаг. Энэ аргачлалын давуу тал нь судлаачид амьтдын ердийн зан үйлд огт нөлөөлөхгүйгээр өвчин халдвартай эсэхийг хянах боломжийг олгодогт оршдог. Иймэрхүү ажиглалтууд нь экосистемд юу болсон байгааг, янз бүрийн амьтдын тоо бүрдэл хугацааны туршид хэрхэн өөрчлөгдөж байгааг тодруулах чухал заавар болдог.

Даралтын термометрийг бусад холын температур хэмжих технологитой харьцуулах

Даралтын термометр ба дулаан дүрслэлийн камер: Хүрээ, нарийвчлал, үнийн ялгаа

Хүрэлцэхгүй температурын хэрэгсэл нь хүрээ болон хэрэглээндээ ялгаатай байдаг. Лазер термометрүүд нь ерөнхийдөө 10:1-с 50:1 хүртэлх D:S харьцаатай цэгийн хэмжилтийг хийдэг бол дулааны зураг авах камерууд нь бүтэн дулааны зураглал үүсгэхийн тулд мянга орчим өгөгдлийн цэгийг барьж авдаг. Гол ялгааг доор товчлон үзүүлэв:

Дулааны камерууд нь цахилгаан систем эсвэл барилгын бүрхүүл дэх нарийн дулааны загварыг оношлоход тохиромжтой бол лазер термометрүүд нь ердийн тоног төхөөрөмжийн үед хийгдэх түргэн, цэгийн шалгалтын хэмжилтэнд зардал хэмнэсэн шийдэл санал болгодог (Thomasnet 2023).

Давшингуй инфра улаан туяаны сенсор болон ухаалаг төхөөрөмжид лазерын чиглүүлэгтийг нэгтгэх

Өнөөгийн инфра улаан туяаны системүүд нь лазерийн зорилтод туяа болон дулаан мэдрэгчийг хослуулж, технологи бүрийн тусдаа сул талыг даван туулдаг. Шинээр гарч ирсэн хольвос төхөөрөмжүүд нь жинхэнэ орны шалгалтанд дунджаар 15-20 хувийн нарийвчлалыг сайжруулах зорилгоор зорилгоос хэр зайтайг тооцоолдог дотор нь багтаасан лазерын зайны хэмжигчтэй байдаг. Үйлдвэрийн интернет зэрэг тохиргоотой үйлдвэрүүд энэ хослолыг ашиглан эргэх тоног төхөөрөмж, конвейерийн бүс гэх мэт хөдөлгөөнт хэсгүүдийг тасралтгүй хянах боломжтой болж, тогтмол хянаж байх хүнийг шаарддаггүй болсон. Зарим үйлдвэрийн үйлдвэрүүд эдгээр ухаалаг хяналтын системийн тусламжтайгаар потенциал алдагдлыг хэд хоногийн өмнө лавшруулж чадсан гэж тайлагнаж байна.

Лазерийн термометр сонгох нь бусад холбоо барихгүй арга замаас ялгаатай

Лазерийн термометр сонгоно уу хэрэв:

• Халуун агаарын нэгж эсвэл дээврийн цахилгаан хангамж шиг хүрэхэд хэцүү буюу өндөр байрлалд орших жижиг зорилтуудыг хэмжих үед
• Радио давтамжийн цацраг болон цахилгаан саатлыг зайлшгүй сэргийлэх хэсэгт ажиллах
• Термографийн зураг авалт нь төсөв хязгаарлагдмал байх үед хэрэгжих боломжгүй байдаг
• Шууд, нэг цэгийн хэмжилтүүд хангалттай байдаг

2023 оны судалгаагаар тоног төхөөрөмжийн менежерүүдийн 68% нь гараар авч явах боломжтой, ашиглах нь энгийн, хурдан үр дүн өгдөг гэсэн шалтгаанаар лазерын термометрийг энгийн шалгалтанд илүүд үздэг.

Түгээмэл асуулт

Лазерын термометр шилэн доторх температурыг хэмжиж чадах уу?

Үгүй, шил нь инфра улаан туяаны ойролцоогоор 90%-ийг ойлгодог тул лазерын термометр шилэн доторх температурыг нарийн тодорхой хэмжих боломжгүй.

Лазерын термометрийн үр дүнтэй ажиллах зай хэд вэ?

Лазерын термометр нь хамгийн ихдээ 100 метр зайнд үр дүнтэй ажилладаг.

Цацаргах чадвар температурын хэмжилтэнд хэрхэн нөлөөлөх вэ?

Гадаргуу дулаан цацруулах арга барилаас хамаарч цацаргах чадвар нөлөөлдөг. Цацаргах чадварын тохиргоо буруу байвал хэмжилтийн үнэн зөв байдал алартах болно.

Лазерийн термометр нь дулаан алдаж буй газрыг илрүүлэхэд тохиромжтой юу?

Тийм, лазерийн термометрийг барилгын диагностикийн үед ихэвчлэн дулаан алдаж буй, дулааваржуулгын зөөлөн оронд цоорхой үүссэнийг илрүүлэхэд ашигладаг.