ما هو البيرومتر: مبدأ العمل وأنواعه

ما هو البيرومتر: مبدأ العمل وأنواعه

يتم استدعاء الكمية المادية التي يمكن وصفها بأنها سخونة أو برودة لأي جسم أو مادة درجة الحرارة . يمكن قياسها بوحدات ومقاييس مختلفة وفقًا للمتطلبات. يمكن قياس درجة حرارة أي مادة باستخدام طرق وأجهزة مختلفة. تستخدم أجهزة قياس درجة الحرارة لقياس مستوى الطاقة للممتلكات المادية أو أي مادة. وفقًا للخاصية الفيزيائية للمادة ، يمكن قياس درجة الحرارة باستخدام هذه الطرق مثل موازين الحرارة (سائل في زجاج) ، كهربائي مقاومة مقياس الحرارة ، مقياس حرارة الإشعاع / موازين الحرارة بالأشعة تحت الحمراء / البيرومترات ، الحرارية ، الصمام الثنائي السليكوني ، الأجهزة ثنائية المعدن ، الأجهزة اللمبة والشعيرية ، الغازات ذات الحجم الثابت ، ومقاييس حرارة غاز الضغط. وحدة درجة الحرارة في النظام الدولي للوحدات هي كلفن (ك) ، بخلاف ذلك ، يمكن قياسها بمقياس سيليسيوس (ج) ومقياس فهرنهايت (ف). تتناول هذه المقالة ماهية البيرومتر ، مبدأ العمل ، الأنواع ، المزايا ، العيوب ، والتطبيقات.



ما هو البيرومتر؟

يُعرف البيرومتر أيضًا بميزان الحرارة بالأشعة تحت الحمراء أو مقياس الحرارة الإشعاعي أو مقياس الحرارة غير المتصل المستخدم للكشف عن درجة حرارة سطح الجسم ، والتي تعتمد على الإشعاع (الأشعة تحت الحمراء أو المرئي) المنبعث من الجسم. تعمل البيرومترات ككاشف ضوئي بسبب خاصية امتصاص الطاقة وقياس شدة الموجة الكهرومغناطيسية عند أي طول موجي.


تستخدم هذه لقياس الأفران ذات درجة الحرارة العالية. يمكن لهذه الأجهزة قياس درجة الحرارة بدقة شديدة ودقة ونقاء بصريًا وسريعًا. تتوفر البيرومترات في نطاقات طيفية مختلفة (منذ المعادن - نطاقات الموجات القصيرة وغير المعدنية - نطاقات الموجة الطويلة).





مخطط البيرومتر

مخطط البيرومتر

تُستخدم البيرومترات الملونة لقياس الإشعاع المنبعث من الجسم أثناء قياس درجة الحرارة. يمكنها قياس درجة حرارة الجسم بدقة شديدة. ومن ثم تكون أخطاء القياس منخفضة جدًا مع هذه الأجهزة.



تُستخدم البيرومترات الملونة لتحديد نسبة شدة إشعاع بنطاقين طيفيين. هذه متوفرة في سلسلة Metis M3 و H3 وأجهزة محمولة باليد Capella C3 في إصدارات مختلفة.

تُستخدم البيرومترات عالية السرعة في درجة الحرارة بشكل أسرع وأسرع من أجهزة M3. هذه متوفرة في تركيبة مع مقاييس بيرومتر أحادية اللون ولونين. يمكن لهذه الأجهزة إنشاء ملفات تعريف درجة حرارة واضحة للأجسام سريعة الحركة والتحكم في مستوى درجة الحرارة المناسبة.


مبدأ عمل البيرومتر

البيرومترات هي أجهزة قياس درجة الحرارة المستخدمة لاكتشاف درجة حرارة الجسم والإشعاع الكهرومغناطيسي المنبعث من الجسم. هذه متوفرة في نطاقات طيفية مختلفة. بناءً على النطاق الطيفي ، يتم تصنيف البيرومترات إلى مقاييس بيرومتر أحادية اللون ، ومقاييس بيرومتر ثنائية اللون ، ومقاييس بيرومتر عالية السرعة.

المبدأ الأساسي للبيرومتر هو أنه يقيس درجة حرارة الجسم عن طريق استشعار الحرارة / الإشعاع المنبعث من الجسم دون الاتصال به. يسجل مستوى درجة الحرارة اعتمادًا على شدة الإشعاع المنبعث. يحتوي البيرومتر على مكونين أساسيين مثل النظام البصري وأجهزة الكشف التي تستخدم لقياس درجة حرارة سطح الجسم.

عندما يتم أخذ أي جسم يتم قياس درجة حرارة سطحه باستخدام البيرومتر ، فإن النظام البصري يلتقط الطاقة المنبعثة من الجسم. ثم يتم إرسال الإشعاع إلى الكاشف ، وهو حساس للغاية لموجات الإشعاع. يشير خرج الكاشف إلى مستوى درجة حرارة الجسم بسبب الإشعاع. لاحظ أن درجة حرارة الكاشف التي تم تحليلها باستخدام مستوى الإشعاع تتناسب طرديًا مع درجة حرارة الجسم.

يتجاوز الإشعاع المنبعث من كل جسم مستهدف بدرجة حرارة فعلية درجة الحرارة المطلقة (-273.15 درجة مئوية). يشار إلى هذا الإشعاع المنبعث باسم الأشعة تحت الحمراء ، والتي تقع فوق الضوء الأحمر المرئي في الطيف الكهرومغناطيسي. يتم استخدام الطاقة المشعة للكشف عن درجة حرارة الجسم ويتم تحويلها إلى إشارات كهربائية بمساعدة الكاشف.

أنواع البيرومتر

لاكتشاف درجة حرارة الجسم المختلفة ، يتم تصنيف البيرومترات إلى نوعين. هم انهم،

  • البيرومترات البصرية
  • مقاييس حرارة الأشعة تحت الحمراء / الإشعاع

البيرومترات البصرية

هذه هي أحد أنواع البيرومترات المستخدمة للكشف عن الإشعاع الحراري للطيف المرئي. ستعتمد درجة حرارة الأجسام الساخنة المقاسة على الضوء المرئي الذي تنبعث منه. البيرومترات الضوئية قادرة على توفير مقارنة بصرية بين مصدر ضوء معاير وسطح الكائن المستهدف. عندما تكون درجة حرارة الشعيرة وسطح الجسم متماثلة ، فإن شدة الإشعاع الحراري الناتجة عن الخيوط تندمج مع سطح الكائن المستهدف وتصبح غير مرئية. عندما تحدث هذه العملية ، يتم تحويل التيار الذي يمر عبر الفتيل إلى مستوى درجة حرارة.

البصري البيرومتر

البيرومتر البصري

الأشعة تحت الحمراء أو البيرومترات الإشعاعية

تم تصميم هذه البيرومترات للكشف عن الإشعاع الحراري في منطقة الأشعة تحت الحمراء ، والتي تكون عادةً على مسافة 2-14 ميكرون. يقيس درجة حرارة الجسم المستهدف من الإشعاع المنبعث. يمكن توجيه هذا الإشعاع إلى مزدوج حراري لتحويله إلى إشارات كهربائية. لأن المزدوجة الحرارية قادرة على توليد تيار أعلى يساوي الحرارة المنبعثة. تتكون البيرومتر بالأشعة تحت الحمراء من مواد كهروحرارية مثل فلوريد البولي فينيلدين (PVDF) ، وكبريتات ثلاثي الجليسين (TGS) ، وتنتالات الليثيوم (LiTaO3).

الإشعاع أو البيرومتر بالأشعة تحت الحمراء

الإشعاع أو البيرومتر بالأشعة تحت الحمراء

إيجابيات - سلبيات

عادة ، تتم مقارنة البيرومترات مع موازين الحرارة ولها أيضًا بعض المزايا والعيوب أثناء الاستخدام.

مزايا البيرومتر هي

  • يمكنه قياس درجة حرارة الجسم دون أي تلامس مع الجسم. وهذا ما يسمى قياس عدم الاتصال.
  • لديها وقت استجابة سريع
  • ثبات جيد أثناء قياس درجة حرارة الجسم.
  • يمكنه قياس أنواع مختلفة من درجة حرارة الجسم على مسافات متغيرة.

مساوئ البيرومتر هي

  • البيرومترات بشكل عام متينة ومكلفة
  • يمكن أن تتأثر دقة الجهاز بسبب الظروف المختلفة مثل الغبار والدخان والإشعاع الحراري.

التطبيقات

البيرومترات تستخدم في تطبيقات مختلفة مثل ،

  • لقياس درجة حرارة الأجسام المتحركة أو الأجسام الثابتة من مسافة أكبر.
  • في الصناعات المعدنية
  • في صناعات الصهر
  • بالونات الهواء الساخن لقياس الحرارة أعلى البالون
  • غلايات بخار لقياس درجة حرارة البخار
  • لقياس درجة حرارة المعادن السائلة والمواد شديدة التسخين.
  • لقياس درجة حرارة الفرن.

أسئلة وأجوبة

1). ما هو الفرق بين مقياس الحرارة والبيرومتر

مقياس الحرارة هو جهاز قياس درجة الحرارة (قياس التلامس) ، والبيرومتر هو مقياس حرارة يعمل بالاستشعار عن بعد وجهاز قياس عدم الاتصال لدرجات الحرارة المرتفعة

2). ما هو البيرومتر البصري؟

أجهزة قياس درجة الحرارة غير الملامسة التي تعمل على مبدأ سطوع الكائن المستهدف وسطوع الفتيل داخل البيرومتر.

3). ما هي الأجهزة المستخدمة لقياس درجات الحرارة؟
  • موازين الحرارة ، المزدوجات الحرارية ، البيرومترات ، موازين الحرارة (السائل في الزجاج)
  • ترمومتر المقاومة الكهربائية
  • مقياس حرارة الإشعاع / موازين الحرارة بالأشعة تحت الحمراء
  • الحرارية
  • صمام ثنائي السيليكون
  • أجهزة ثنائية المعدن
  • الأجهزة اللمبة والشعيرية
  • موازين حرارة الغاز ذات الحجم الثابت وضغط الغاز
4). كيف نقيس درجة الحرارة؟

يتم قياسه بميزان الحرارة المُعاير بمقاييس درجات حرارة مختلفة مثل مقياس مئوية (يُشار إليه بالدرجات المئوية) ومقياس فهرنهايت ومقياس كلفن (K).

5). ما هي وحدة درجة الحرارة في النظام الدولي للوحدات؟

وحدة درجة الحرارة في النظام الدولي للوحدات هي كلفن (ك).