قياس درجة الحرارة بالأشعة تحت الحمراء مقابل المزدوجة الحرارية: هل تفهم الفرق حقًا؟

تقع الأشعة تحت الحمراء بين الضوء المرئي والميكروويف في الطيف الكهرومغناطيسي، بأطوال موجية تتراوح من 700 نانومتر إلى 1 ملليمتر، بما في ذلك الأشعة تحت الحمراء القريبة، والأشعة تحت الحمراء المتوسطة، والأشعة تحت الحمراء البعيدة. تشير الأشعة تحت الحمراء القريبة إلى الجزء من طيف الأشعة تحت الحمراء القريب من الضوء المرئي، وتشير الأشعة تحت الحمراء البعيدة إلى الجزء من طيف الأشعة تحت الحمراء القريب من الميكروويف، والأشعة تحت الحمراء المتوسطة تقع بينهما.

وتجدر الإشارة إلى أن الأشعة تحت الحمراء "غير مرئية"، مما يعني أنها لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة. تقع خارج الضوء الأحمر المرئي للعين البشرية ولها تردد أقل من الضوء الأحمر. وينطبق الشيء نفسه على الأشعة فوق البنفسجية، التي تقع خارج الضوء الأرجواني المرئي للعين البشرية ولها تردد أعلى من الضوء الأرجواني.

الأشعة تحت الحمراء هي شيء لا يمكننا ملاحظته بالعين المجردة، ولكي "نرى" الأشعة تحت الحمراء، يلزم وجود معدات خاصة. التقنيتان الأكثر شيوعًا لقياس درجة حرارة السطح هما مستشعرات الأشعة تحت الحمراء (IR) (غير تلامسية) والمزدوجات الحرارية (نوع التلامس). لكل منهما مزاياه وتطبيقاته المثالية. إذا كنت تبحث عن حل موثوق به لقياس درجة الحرارة في السوق، فقد تسأل نفسك: أي منهما مناسب لي؟

في هذه المقالة، سنقدم مقدمة تفصيلية لأساسيات مستشعرات الأشعة تحت الحمراء والمزدوجات الحرارية التلامسية، ومقارنة مبادئ عملها ومزاياها وكيفية تحديد التقنية الأنسب لاحتياجاتك.

ما هي مستشعرات درجة الحرارة بالأشعة تحت الحمراء (مستشعرات الأشعة تحت الحمراء)؟
تقيس مستشعرات درجة الحرارة بالأشعة تحت الحمراء، والتي يشار إليها أحيانًا ببساطة باسم مستشعرات الأشعة تحت الحمراء، الإشعاع تحت الأحمر المنبعث من سطح الجسم. نظرًا لأن جميع الأجسام فوق الصفر المطلق تنبعث منها أشعة تحت الحمراء، يمكن لهذه المستشعرات قياس درجة حرارة السطح دون لمس الجسم فعليًا.

1. كيف تعمل
تكتشف مستشعرات الأشعة تحت الحمراء شدة طاقة الأشعة تحت الحمراء باستخدام كاشف وعدسة مدمجة تركز الطاقة على عنصر الاستشعار. ثم يحسب المستشعر درجة الحرارة بناءً على شدة موجات الأشعة تحت الحمراء.

2. الفوائد الرئيسية

• قياس غير تلامسي: مثالي للأسطح الخطرة أو المتحركة أو شديدة السخونة.
• وقت استجابة سريع: يمكن أن تكون القياسات فورية تقريبًا.
• الحد الأدنى من خطر التلوث: نظرًا لأنها لا تلامس، فإنها تقلل من مخاوف التلوث المتبادل (مفيدة بشكل خاص في إعدادات الأغذية والطب).

3. اعتبارات

• الانبعاثية: تبعث المواد المختلفة الأشعة تحت الحمراء بمعدلات مختلفة؛ فهم الانبعاثية أمر بالغ الأهمية للحصول على قراءات دقيقة.
• الأسطح العاكسة: يمكن أن تتسبب المواد شديدة الانعكاس أو اللامعة في قراءات غير دقيقة ما لم يتم تكوين المستشعر بشكل صحيح.
• نسبة المسافة إلى البقعة: تحتوي مستشعرات الأشعة تحت الحمراء على نسبة معينة تحدد حجم بقعة القياس على مسافة معينة. يعد البقاء ضمن النطاق الأمثل أمرًا مهمًا للدقة.

ما هي المزدوجات الحرارية التلامسية؟
المزدوجة الحرارية التلامسية هي نوع بسيط ولكنه شائع للغاية من المستشعرات لقياسات درجة الحرارة. وهي تستخدم معدنين مختلفين يولدون جهدًا صغيرًا عند تعرضهما للحرارة. يختلف الجهد مع درجة الحرارة، مما يسمح للمزدوجة الحرارية بقياس درجة حرارة الجسم الذي تلامسه.

1. كيف تعمل
تصنع المزدوجات الحرارية عن طريق لحام سلكين معدنيين معًا عند وصلة (الـ "وصلة الساخنة"). عندما يتم تسخين هذه الوصلة، تنتج المعادن جهدًا. يقرأ العداد أو مسجل البيانات الجهد ويترجمه إلى قراءة درجة الحرارة.

2. الفوائد الرئيسية

• نطاق درجة حرارة واسع: يمكن للمزدوجات الحرارية قياس كل شيء بدءًا من درجات الحرارة المبردة إلى درجات الحرارة المرتفعة للغاية، اعتمادًا على نوع المعدن المستخدم.
• فعالة من حيث التكلفة: عادة ما تكون غير مكلفة ومتوفرة على نطاق واسع.
• متينة ومتعددة الاستخدامات: تم تصميم العديد من نماذج المزدوجات الحرارية لتحمل البيئات القاسية، مثل الأفران أو العمليات الصناعية المسببة للتآكل.

3. اعتبارات

• وقت استجابة أبطأ: يجب أن تصل المزدوجات الحرارية فعليًا إلى درجة حرارة الجسم، والتي يمكن أن تكون أبطأ من الطرق غير التلامسية.
• التآكل: كحل تلامسي، يمكن أن تتدهور المزدوجات الحرارية أو تتلف في البيئات الكاشطة أو المسببة للتآكل.
• التركيب: قد يكون الوضع المباشر على المعدات أو المنتج أو داخلهما غير عملي أو غير آمن في بعض السيناريوهات.

أي واحد تحتاج؟
اختر مستشعرات الأشعة تحت الحمراء (مستشعرات الأشعة تحت الحمراء) إذا...

• كنت بحاجة إلى قراءات سريعة وغير تلامسية من مسافة.
• الأسطح التي تقيسها خطرة أو متحركة أو بعيدة عن متناول اليد.
• أنت تعمل في عمليات يجب فيها تجنب التلوث (الأغذية والطب).
• تريد "التحقق من البقعة" لعناصر متعددة بسرعة.

اختر مزدوجة حرارية إذا...

• كنت تقيس درجات الحرارة القصوى داخل الآلات أو الأفران أو الأفران.
• أنت بحاجة إلى حل متين وفعال من حيث التكلفة للمراقبة المستمرة أو المضمنة لدرجة الحرارة.
• التلامس المباشر آمن وقابل للتطبيق (على سبيل المثال، الأسطح يمكن الوصول إليها ولا تتلوث بسهولة).

نصائح لاختيار المستشعر المناسب
1. حدد بيئتك
ضع في اعتبارك ما إذا كان السطح المستهدف يتحرك أو خطيرًا أو يتعذر الوصول إليه بطريقة أخرى.

2. تحقق من نطاق درجة الحرارة المطلوب
تأتي كل من مستشعرات الأشعة تحت الحمراء والمزدوجات الحرارية في نماذج مصممة لنطاقات درجات حرارة معينة.

3. قم بتقييم احتياجات الدقة
يوفر كلا النوعين من المستشعرات دقة متفاوتة؛ طابق متطلبات الدقة لتطبيقك.

4. ضع في اعتبارك الصيانة
قد تحتاج المزدوجات الحرارية إلى استبدال المجسات بمرور الوقت؛ قد تحتاج مستشعرات الأشعة تحت الحمراء إلى تنظيف العدسة.

5. الميزانية والنطاق
يمكن أن تؤثر التكلفة لكل وحدة والكمية المطلوبة وتكامل النظام العام على اختيارك.

تعمل مستشعرات الأشعة تحت الحمراء (IR) والمزدوجات الحرارية التلامسية بشكل جيد في المجالات المختلفة. تعتبر مستشعرات الأشعة تحت الحمراء مناسبة جدًا للقياسات السريعة وغير التلامسية، خاصة عند التعامل مع الأسطح التي يصعب الوصول إليها أو الخطرة. تعتبر المزدوجات الحرارية أدوات قياس درجة الحرارة المباشرة المثبتة التي توفر خيارات متينة وفعالة من حيث التكلفة للتعامل مع الظروف القاسية.