इन्फ्रारेड थर्मोमेट्री के सैद्धांतिक सिद्धांत और इन्फ्रारेड थर्मोमेट्री के अनुप्रयोग
तापमान मापने के कई तरीके हैं। थर्मामीटर को दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: संपर्क तापमान माप उपकरण और गैर-संपर्क तापमान माप उपकरण। संपर्क प्रकारों में परिचित तरल थर्मामीटर, थर्मोकपल थर्मामीटर, प्रतिरोध थर्मल थर्मामीटर आदि शामिल हैं। जैसा कि हम सभी जानते हैं, तापमान हीटिंग, गैस आपूर्ति, वेंटिलेशन और एयर कंडीशनिंग सिस्टम में सबसे महत्वपूर्ण मापदंडों में से एक है। विशेष रूप से थर्मल माप प्रक्रिया में, तापमान की सटीकता अक्सर प्रयोग की सफलता या विफलता का निर्धारण करने की कुंजी होती है। इसलिए, इंजीनियरिंग में एक उच्च तापमान मापने वाला उपकरण आवश्यक है। इसलिए, यह लेख तापमान माप उपकरणों के बीच अवरक्त थर्मामीटर के सिद्धांतों और अनुप्रयोगों को पेश करेगा।
अवरक्त तापमान माप का सैद्धांतिक सिद्धांत:
प्रकृति में, जब किसी वस्तु का तापमान शून्य से अधिक होता है, तो आंतरिक तापीय गति के अस्तित्व के कारण, यह लगातार विद्युत चुम्बकीय तरंगों को परिवेश में विकीर्ण करेगा, जिसमें 0.75µm ~ 100µm तरंग दैर्ध्य रेंज वाली अवरक्त किरणें शामिल हैं। इसकी विशेषता यह है कि किसी दिए गए तापमान और तरंग दैर्ध्य पर, किसी वस्तु द्वारा उत्सर्जित विकिरण ऊर्जा का एक बड़ा मूल्य होता है। इस सामग्री को ब्लैक बॉडी कहा जाता है, और इसका प्रतिबिंब गुणांक 1 पर सेट होता है। अन्य सामग्रियों का प्रतिबिंब गुणांक 1 से कम होता है, जिसे ब्लैक बॉडी कहा जाता है। ग्रे बॉडी, क्योंकि ब्लैक बॉडी की वर्णक्रमीय विकिरण शक्ति P (λT) और तापमान T के बीच संबंध प्लैंक के नियम को संतुष्ट करता है। यह दर्शाता है कि तापमान T पर, तरंग दैर्ध्य λ पर प्रति इकाई क्षेत्र में ब्लैक बॉडी की विकिरण शक्ति P (λT)
जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, वस्तु की विकिरण ऊर्जा मजबूत होती जाती है। यह इन्फ्रारेड विकिरण सिद्धांत का प्रारंभिक बिंदु है और सिंगल-बैंड इन्फ्रारेड थर्मामीटर के डिजाइन का आधार है।
जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, विकिरण शिखर लघुतरंग दिशा (बाईं ओर) की ओर बढ़ता है और वीन के शिफ्ट प्रमेय को संतुष्ट करता है। शिखर पर तरंगदैर्घ्य तापमान T के व्युत्क्रमानुपाती होता है, और बिंदीदार रेखा चोटियों को जोड़ने वाली रेखा होती है। यह सूत्र हमें बताता है कि उच्च तापमान वाले थर्मामीटर ज़्यादातर लघुतरंगों पर क्यों काम करते हैं, और निम्न तापमान वाले थर्मामीटर ज़्यादातर लंबी तरंगों पर क्यों काम करते हैं।
तापमान के साथ विकिरणित ऊर्जा के परिवर्तन की दर लंबी तरंगदैर्घ्य की तुलना में छोटी तरंगदैर्घ्य पर अधिक होती है। यानी, छोटी तरंगदैर्घ्य पर काम करने वाले थर्मामीटर में अपेक्षाकृत उच्च सिग्नल-टू-शोर अनुपात (उच्च संवेदनशीलता) और मजबूत हस्तक्षेप-विरोधी क्षमता होती है। थर्मामीटर को अधिकतम तरंगदैर्घ्य पर काम करने की कोशिश करनी चाहिए। यह छोटे कम तापमान वाले लक्ष्यों के मामले में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।
इन्फ्रारेड थर्मामीटर में ऑप्टिकल सिस्टम, फोटोइलेक्ट्रिक डिटेक्टर, सिग्नल एम्पलीफायर, सिग्नल प्रोसेसिंग, डिस्प्ले आउटपुट और अन्य भाग शामिल होते हैं। मापी गई वस्तु और फीडबैक स्रोत से विकिरण को मॉड्यूलेटर द्वारा मॉड्यूलेट किया जाता है और फिर इन्फ्रारेड डिटेक्टर में इनपुट किया जाता है। दो संकेतों के बीच के अंतर को व्युत्क्रम एम्पलीफायर द्वारा प्रवर्धित किया जाता है और फीडबैक स्रोत के तापमान को नियंत्रित करता है ताकि फीडबैक स्रोत की वर्णक्रमीय चमक वस्तु की वर्णक्रमीय चमक के समान हो। डिस्प्ले मापी जा रही वस्तु के चमक तापमान को दर्शाता है
