انفراریڈ تھرمامیٹر کا نظریاتی اصول اور اطلاق
درجہ حرارت کی پیمائش کرنے کے بہت سے طریقے ہیں۔ تھرمامیٹر کو دو اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: رابطہ درجہ حرارت ماپنے والے آلات اور غیر رابطہ درجہ حرارت ماپنے والے آلات۔ رابطے کی قسم میں واقف مائع تھرمامیٹر، تھرموکوپل تھرمامیٹر اور تھرمل ریزسٹنس تھرمامیٹر وغیرہ شامل ہیں۔ جیسا کہ ہم سب جانتے ہیں، درجہ حرارت حرارتی، گیس کی فراہمی، وینٹیلیشن اور ایئر کنڈیشنگ کے نظام میں سب سے اہم پیرامیٹرز میں سے ایک ہے۔ خاص طور پر تھرمل انجینئرنگ کی پیمائش کے عمل میں، درجہ حرارت کی درستگی اکثر تجربے کی کامیابی یا ناکامی کی کلید ہوتی ہے۔ لہذا، انجینئرنگ میں درجہ حرارت کی پیمائش کرنے والا ایک اعلیٰ درستگی کا آلہ ضروری ہے۔ لہذا، اس مضمون میں درجہ حرارت کی پیمائش کے آلات میں انفراریڈ تھرمامیٹر کے کچھ اصول اور اطلاقات متعارف کرائے گئے ہیں۔
اورکت درجہ حرارت کی پیمائش کے نظریاتی اصول:
فطرت میں، جب کسی چیز کا درجہ حرارت مطلق صفر سے زیادہ ہوتا ہے، اندرونی تھرمل حرکت کے وجود کی وجہ سے، یہ مسلسل برقی مقناطیسی لہروں کو گردونواح میں پھیلائے گا، بشمول 0.75µm~ کے لہر بینڈ کے ساتھ انفراریڈ شعاعیں 100µm اس کی خصوصیت یہ ہے کہ ایک مقررہ درجہ حرارت اور طول موج پر، کسی چیز سے خارج ہونے والی تابناک توانائی زیادہ سے زیادہ قدر رکھتی ہے۔ اس قسم کے مواد کو بلیک باڈی کہا جاتا ہے، اور اس کا ریفلیکشن گتانک 1 پر سیٹ کیا گیا ہے۔ دوسرے مواد کا ریفلیکشن گتانک 1 سے کم ہے، جسے یہ گرے باڈی کہا جاتا ہے، کیونکہ بلیک باڈی کی سپیکٹرل ریڈی ایشن پاور P(λT) اور زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت T پلانک کے عزم کو پورا کرتا ہے۔ یہ ظاہر کرتا ہے کہ زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت T پر، طول موج پر بلیک باڈی کی فی یونٹ رقبہ کی تابکاری کی طاقت λ P(λT) ہے۔
جیسے جیسے درجہ حرارت بڑھتا ہے، آبجیکٹ کی چمکیلی توانائی مضبوط ہوتی جاتی ہے۔ یہ انفراریڈ ریڈی ایشن تھیوری کا نقطہ آغاز ہے اور سنگل بینڈ اورکت تھرمامیٹر کی ڈیزائن کی بنیاد ہے۔
جیسے جیسے درجہ حرارت بڑھتا ہے، تابکاری کی چوٹی مختصر لہر کی سمت (بائیں طرف) کی طرف بڑھ جاتی ہے، اور یہ وین کی نقل مکانی کے نظریہ کو پورا کرتی ہے، چوٹی پر طول موج زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت T کے الٹا متناسب ہے، اور نقطے والی لکیر لکیر ہے۔ چوٹی کو جوڑ رہا ہے۔ یہ فارمولہ ہمیں بتاتا ہے کہ کیوں اعلی درجہ حرارت کے تھرمامیٹر زیادہ تر چھوٹی لہروں پر کام کرتے ہیں، اور کم درجہ حرارت کے تھرمامیٹر زیادہ تر لمبی لہروں پر کیوں کام کرتے ہیں۔
درجہ حرارت کے ساتھ دیپتمان توانائی کی تبدیلی کی شرح لمبی لہر کی نسبت شارٹ ویو پر زیادہ ہوتی ہے، یعنی شارٹ ویو پر کام کرنے والے تھرمامیٹر میں سگنل ٹو شور کا تناسب نسبتاً زیادہ ہوتا ہے (زیادہ حساسیت) اور مضبوط مخالف مداخلت. تھرمامیٹر کو چوٹی طول موج پر کام کرنے کا انتخاب کرنے کی کوشش کرنی چاہیے۔ خاص طور پر کم درجہ حرارت اور چھوٹے اہداف کے معاملے میں، یہ خاص طور پر اہم ہے.
دو: انفراریڈ تھرمامیٹر آپٹیکل سسٹم، فوٹو الیکٹرک ڈیٹیکٹر، سگنل ایمپلیفائر، سگنل پروسیسنگ، ڈسپلے آؤٹ پٹ اور دیگر حصوں پر مشتمل ہے۔ ماپا آبجیکٹ اور فیڈ بیک ماخذ سے تابکاری کو ماڈیولیٹر کے ذریعے ماڈیول کیا جاتا ہے اور پھر انفراریڈ ڈیٹیکٹر میں داخل کیا جاتا ہے۔ دونوں سگنلز کے درمیان فرق کو اینٹی ایمپلیفائر کے ذریعے بڑھایا جاتا ہے اور فیڈ بیک سورس کے درجہ حرارت کو کنٹرول کرتا ہے، تاکہ فیڈ بیک سورس کی سپیکٹرل تابکاری آبجیکٹ کی طرح ہو۔ ڈسپلے ماپا آبجیکٹ کے چمک درجہ حرارت کی نشاندہی کرتا ہے۔
کارکردگی کے اشارے اور تین اورکت تھرمامیٹر کا انتخاب:
انفراریڈ تھرمامیٹر کی کارکردگی کے اشاریوں میں شامل ہیں: درجہ حرارت کی پیمائش کی حد، ڈسپلے ریزولوشن، درستگی، کام کرنے والے ماحول کے درجہ حرارت کی حد، تکرار پذیری، رشتہ دار نمی، رسپانس ٹائم، پاور سپلائی، رسپانس سپیکٹرم، سائز، زیادہ سے زیادہ قدر ڈسپلے، وزن، اخراج وغیرہ۔ توجہ دیں۔ منتخب کرتے وقت درج ذیل کو:
1. درجہ حرارت کی پیمائش کی حد کا تعین کریں: درجہ حرارت کی پیمائش کی حد تھرمامیٹر کا سب سے اہم کارکردگی کا اشاریہ ہے۔ ہر قسم کے تھرمامیٹر کی اپنی مخصوص درجہ حرارت کی حد ہوتی ہے۔ لہذا، صارف کی پیمائش شدہ درجہ حرارت کی حد کو درست اور جامع طور پر سمجھا جانا چاہیے، نہ بہت تنگ اور نہ زیادہ چوڑا۔ بلیک باڈی ریڈی ایشن کے قانون کے مطابق، سپیکٹرم کے مختصر طول موج کے بینڈ میں، درجہ حرارت کی وجہ سے ریڈیئنٹ انرجی کی تبدیلی، اخراج کی خرابی کی وجہ سے ہونے والی ریڈینٹ انرجی کی تبدیلی سے زیادہ ہوگی۔
2 ہدف کے سائز کا تعین کریں: انفراریڈ تھرمامیٹر کو اصول کے مطابق سنگل کلر تھرمامیٹر اور دو رنگوں کے تھرمامیٹر (ریڈیئشن کلر میٹرک تھرمامیٹر) میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ یک رنگی تھرمامیٹر کے لیے، درجہ حرارت کی پیمائش کرتے وقت، جس ہدف کا رقبہ ناپا جانا ہے اسے تھرمامیٹر کے منظر کے میدان کو بھرنا چاہیے۔ یہ تجویز کیا جاتا ہے کہ ماپا ہدف کا سائز منظر کے میدان کے 50 فیصد سے زیادہ ہو۔ اگر ہدف کا سائز منظر کے میدان سے چھوٹا ہے، تو پس منظر کی تابکاری کی توانائی تھرمامیٹر کے بصری اور صوتی علامات میں داخل ہوگی اور درجہ حرارت کی پیمائش کی ریڈنگ میں مداخلت کرے گی، جس سے خرابیاں پیدا ہوں گی۔ اس کے برعکس، اگر ہدف پائرومیٹر کے منظر کے میدان سے بڑا ہے، تو پائرومیٹر پیمائش کے علاقے سے باہر کے پس منظر سے متاثر نہیں ہوگا۔ دو رنگوں کے پائرومیٹر کے لیے، درجہ حرارت کا تعین دو آزاد طول موج بینڈوں میں دیپتمان توانائی کے تناسب سے کیا جاتا ہے۔ لہٰذا، جب ناپا جانے والا ہدف چھوٹا ہو، منظر کے میدان کو نہ بھرتا ہو، اور پیمائش کے راستے پر دھواں، دھول اور رکاوٹیں ہوں، جو تابکاری کی توانائی کو کم کرتی ہیں، تو اس کا پیمائش کے نتائج پر کوئی خاص اثر نہیں پڑے گا۔ . چھوٹے اور متحرک یا ہلنے والے اہداف کے لیے، دو رنگوں والا تھرمامیٹر بہترین انتخاب ہے۔ یہ روشنی کی کرنوں کے چھوٹے قطر اور خمیدہ، مسدود اور تہہ شدہ چینلز پر روشنی کی چمکیلی توانائی کی نقل و حمل کے لیے ان کی لچک کی وجہ سے ہے۔
3 فاصلاتی گتانک کا تعین کریں (آپٹیکل ریزولیوشن): فاصلہ گتانک کا تعین D:S کے تناسب سے کیا جاتا ہے، یعنی تھرمامیٹر کی جانچ اور ہدف کے قطر کے درمیان فاصلے D کا تناسب۔ اگر تھرمامیٹر کو ماحولیاتی حالات کی وجہ سے ہدف سے بہت دور نصب کرنا ضروری ہے، اور ایک چھوٹا ہدف ناپا جانا ضروری ہے، تو ہائی آپٹیکل ریزولوشن والا تھرمامیٹر منتخب کیا جانا چاہیے۔ آپٹیکل ریزولوشن جتنا زیادہ ہوگا، یعنی D:S تناسب میں اضافہ، پائرومیٹر کی قیمت اتنی ہی زیادہ ہوگی۔ اگر تھرمامیٹر ہدف سے بہت دور ہے اور ہدف چھوٹا ہے تو ایک اعلیٰ فاصلہ کے عدد کے ساتھ تھرمامیٹر کا انتخاب کیا جانا چاہیے۔ ایک مقررہ فوکل لینتھ والے پائرومیٹر کے لیے، آپٹیکل سسٹم کا فوکل پوائنٹ اسپاٹ کی سب سے چھوٹی پوزیشن ہے، اور فوکل پوائنٹ کے قریب اور دور جگہ بڑھے گی۔ دوری کے دو عوامل ہیں۔
4. طول موج کی حد کا تعین کریں: ہدف کے مواد کی اخراج اور سطح کی خصوصیات پائرومیٹر سپیکٹرم کی متعلقہ طول موج کا تعین کرتی ہیں۔ اعلی عکاسی مرکب مواد کے لئے، کم یا متغیر اخراج ہے. اعلی درجہ حرارت والے علاقے میں، دھاتی مواد کی پیمائش کے لیے بہترین طول موج قریب اورکت ہے، اور 0.8-1.0 μm کو منتخب کیا جا سکتا ہے۔ دوسرے درجہ حرارت والے زون 1.6μm، 2.2μm اور 3.9μm کا انتخاب کر سکتے ہیں۔ چونکہ کچھ مواد ایک مخصوص طول موج پر شفاف ہوتے ہیں، اس لیے انفراریڈ توانائی ان مواد میں داخل ہو جائے گی، اور اس مواد کے لیے ایک خاص طول موج کا انتخاب کیا جانا چاہیے۔
5 رسپانس ٹائم کا تعین کریں: رسپانس ٹائم ناپے گئے درجہ حرارت میں تبدیلی کے لیے انفراریڈ تھرمامیٹر کے رد عمل کی رفتار کی نشاندہی کرتا ہے، جس کی تعریف حتمی ریڈنگ کی توانائی کے 95 فیصد تک پہنچنے کے لیے درکار وقت کے طور پر کی جاتی ہے، اور اس کا تعلق وقت کے مستقل سے ہے۔ فوٹو ڈیٹیکٹر، سگنل پروسیسنگ سرکٹ اور ڈسپلے سسٹم سے متعلق۔ اگر ہدف کی حرکت کی رفتار بہت تیز ہے یا تیز حرارتی ہدف کی پیمائش کرتے وقت، ایک تیز ردعمل اورکت تھرمامیٹر کا انتخاب کیا جانا چاہیے، بصورت دیگر مناسب سگنل رسپانس حاصل نہیں کیا جائے گا، اور پیمائش کی درستگی کم ہو جائے گی۔ تاہم، تمام ایپلی کیشنز کو تیز ردعمل اورکت تھرمامیٹر کی ضرورت نہیں ہے۔ تھرمل جڑتا کے ساتھ جامد یا ٹارگٹ تھرمل عملوں کے لئے، پائرومیٹر کے ردعمل کے وقت میں نرمی کی جا سکتی ہے۔
6. سگنل پروسیسنگ فنکشن: مجرد عمل (جیسے پرزوں کی پیداوار) اور مسلسل عمل کے درمیان فرق کے پیش نظر، انفراریڈ تھرمامیٹر کو سگنل پروسیسنگ کے متعدد افعال (جیسے چوٹی ہولڈ، ویلی ہولڈ، اوسط قدر) کی ضرورت ہوتی ہے۔ میں سے انتخاب کریں، جیسے کنویئر بیلٹ پر درجہ حرارت کی پیمائش جب بوتل استعمال کی جاتی ہے، تو اسے پکڑنے کے لیے چوٹی کی قیمت کا استعمال کرنا ضروری ہوتا ہے، اور اس کے درجہ حرارت کا آؤٹ پٹ سگنل کنٹرولر کو بھیجا جاتا ہے۔ بصورت دیگر تھرمامیٹر بوتلوں کے درمیان کم درجہ حرارت کی قدر پڑھتا ہے۔ اگر چوٹی ہولڈ استعمال کر رہے ہیں تو، تھرمامیٹر کے جوابی وقت کو بوتلوں کے درمیان وقت کے وقفے سے تھوڑا لمبا رکھیں تاکہ کم از کم ایک بوتل ہمیشہ پیمائش کے تحت رہے۔
7 ماحولیاتی حالات پر غور: تھرمامیٹر کے ماحولیاتی حالات پیمائش کے نتائج پر بہت زیادہ اثر انداز ہوتے ہیں، جن پر غور کیا جانا چاہیے اور اسے صحیح طریقے سے حل کیا جانا چاہیے، ورنہ یہ درجہ حرارت کی پیمائش کی درستگی کو متاثر کرے گا اور یہاں تک کہ نقصان کا سبب بنے گا۔ جب محیطی درجہ حرارت زیادہ ہو اور وہاں دھول، دھواں اور بھاپ ہو تو حفاظتی کور، واٹر کولنگ، ایئر کولنگ سسٹم، ایئر پورگر اور مینوفیکچرر کی طرف سے فراہم کردہ دیگر لوازمات کا انتخاب کیا جا سکتا ہے۔ یہ لوازمات ماحولیاتی اثرات کو مؤثر طریقے سے حل کر سکتے ہیں اور درجہ حرارت کی درست پیمائش کے لیے تھرمامیٹر کی حفاظت کر سکتے ہیں۔ لوازمات کی وضاحت کرتے وقت، تنصیب کے اخراجات کو کم کرنے کے لیے زیادہ سے زیادہ معیاری سروس کی درخواست کی جانی چاہیے۔
8. اورکت ریڈی ایشن تھرمامیٹر کی انشانکن: انفراریڈ تھرمامیٹر کو کیلیبریٹ کیا جانا چاہیے تاکہ یہ ناپے گئے ہدف کے درجہ حرارت کو درست طریقے سے ظاہر کر سکے۔ اگر استعمال کیے گئے تھرمامیٹر کے درجہ حرارت کی پیمائش استعمال کے دوران برداشت سے باہر ہو، تو اسے دوبارہ انشانکن کے لیے مینوفیکچرر یا مرمت کے مرکز کو واپس کرنے کی ضرورت ہے۔
چار انفراریڈ تھرمامیٹر کی خصوصیات
1. غیر رابطہ پیمائش: اسے ماپا درجہ حرارت کے میدان کے اندر یا سطح کو چھونے کی ضرورت نہیں ہے، لہذا یہ ماپا درجہ حرارت کے میدان کی حالت میں مداخلت نہیں کرے گا، اور تھرمامیٹر خود کو درجہ حرارت کے میدان سے نقصان نہیں پہنچے گا.
2. وسیع پیمائش کی حد: چونکہ یہ ایک غیر رابطہ درجہ حرارت کی پیمائش ہے، اس لیے تھرمامیٹر زیادہ یا کم درجہ حرارت والے فیلڈ میں نہیں ہے، لیکن یہ عام درجہ حرارت پر یا تھرمامیٹر کے ذریعہ اجازت دی گئی شرائط کے تحت کام کرتا ہے۔ عام حالات میں یہ مائنس دسیوں ڈگری سے تین ہزار ڈگری سے زیادہ کی پیمائش کر سکتا ہے۔
3. تیز درجہ حرارت کی پیمائش کی رفتار: یعنی تیز ردعمل کا وقت۔ جب تک ہدف کی انفراریڈ تابکاری موصول ہوتی ہے، درجہ حرارت کو کم وقت میں طے کیا جا سکتا ہے۔
4. اعلی درستگی: انفراریڈ درجہ حرارت کی پیمائش خود آبجیکٹ کے درجہ حرارت کی تقسیم کو تباہ نہیں کرے گی جیسے رابطہ درجہ حرارت کی پیمائش، لہذا پیمائش کی درستگی زیادہ ہے۔
5. زیادہ حساسیت: جب تک آبجیکٹ کے درجہ حرارت میں تھوڑی سی تبدیلی ہوتی ہے، تابکاری کی توانائی بہت زیادہ بدل جائے گی، جس کا پتہ لگانا آسان ہے۔ یہ چھوٹے درجہ حرارت کے میدان کے درجہ حرارت کی پیمائش کر سکتا ہے اور
6. درجہ حرارت کی تقسیم کی پیمائش، اور حرکت پذیر یا گھومنے والی اشیاء کے درجہ حرارت کی پیمائش۔ محفوظ اور طویل سروس کی زندگی.
پانچ اورکت تھرمامیٹر کے نقصانات:
1. ماحولیاتی عوامل (محیطی درجہ حرارت، ہوا میں دھول وغیرہ) کے لیے خطرہ
2. روشن یا پالش دھات کی سطح کے درجہ حرارت کو پڑھنے پر اس کا بہت اثر ہے۔
3. صرف آبجیکٹ کے بیرونی درجہ حرارت کی پیمائش کرنے تک محدود ہے، اس چیز کے اندر کے درجہ حرارت کی پیمائش کرنا تکلیف دہ ہے اور جب رکاوٹیں ہوں
چھ انفراریڈ تھرمامیٹر کے استعمال کے لیے احتیاطی تدابیر:
(1) جانچ کے تحت آبجیکٹ کے اخراج کا درست تعین کیا جانا چاہیے۔
(2) ارد گرد کے ماحول میں اعلی درجہ حرارت کی اشیاء کے اثر و رسوخ سے بچیں؛
(3) شفاف مواد کے لیے، محیطی درجہ حرارت ماپا آبجیکٹ کے درجہ حرارت سے کم ہونا چاہیے؛
(4) تھرمامیٹر کو ناپا جانے والی چیز کی سطح پر عمودی سیدھ میں رکھنا چاہیے، اور کسی بھی حالت میں زاویہ 30 ڈگری سے زیادہ نہیں ہونا چاہیے۔
(5) یہ روشن یا پالش دھاتی سطحوں پر درجہ حرارت کی پیمائش کے لیے استعمال نہیں کیا جا سکتا، اور شیشے کے ذریعے درجہ حرارت کی پیمائش کے لیے استعمال نہیں کیا جا سکتا۔
(6) درست طریقے سے فالو اپ گتانک کا انتخاب کریں، ہدف کے قطر کو منظر کے میدان کو بھرنا چاہیے؛
(7) اگر انفراریڈ تھرمامیٹر اچانک 20 ڈگری یا اس سے زیادہ کے محیطی درجہ حرارت کے فرق کے سامنے آجاتا ہے، تو پیمائش کا ڈیٹا غلط ہو گا، اور درجہ حرارت کے متوازن ہونے کے بعد پیمائش شدہ درجہ حرارت کی قدر لی جائے گی۔ .
سات بہتری کے منصوبے:
چونکہ عام انفراریڈ تھرمامیٹر صرف آبجیکٹ کے بیرونی درجہ حرارت کی پیمائش کرنے تک محدود ہوتا ہے، اس لیے آبجیکٹ کے اندر درجہ حرارت کی پیمائش کرنے میں تکلیف ہوتی ہے اور جب رکاوٹیں ہوتی ہیں، اس لیے آپٹیکل فائبر کا ایک حصہ پتہ لگانے کے سر میں شامل کیا جا سکتا ہے، اور ایک لینس۔ ایک چھوٹے سے دیکھنے کے زاویے کے ساتھ سامنے کے سرے پر نصب کیا جا سکتا ہے، تاکہ ماپا جانے والی چیز کی دیپتمان توانائی لینس کے ذریعے آپٹیکل فائبر کے اندر تک پہنچ جائے۔ آپٹیکل فائبر میں ایک سے زیادہ عکاسی کے بعد، یہ پکڑنے والے کو منتقل کیا جاتا ہے. چونکہ آپٹیکل فائبر آزادانہ طور پر جھکا جا سکتا ہے، اس لیے تابکاری کو آزادانہ طور پر موڑ دیا جا سکتا ہے، جس سے آبجیکٹ کے اندرونی درجہ حرارت کی پیمائش کا مسئلہ حل ہو جاتا ہے، اور رکاوٹوں سے بند کونے جیسے مقامات کے درجہ حرارت کی پیمائش کی جا سکتی ہے۔
