دماسنج تابشی چیست و چه کاربردی دارد؟

دماسنج تابشی (Radiation thermometer)، دستگاهی است که دمای یک جسم را با اندازه گیری انرژی تابشی آن اندازه گیری می کند. این دستگاه ها معمولاً برای اندازه گیری دمای اجسامی که دسترسی مستقیم به آنها وجود ندارد، مانند دمای بدن انسان یا دمای سطح اقیانوس استفاده می شوند.

دماسنج های تابشی بر اساس اصل قانون استفان بولتزمن کار می کنند. این قانون بیان می کند که میزان انرژی تابشی که یک جسم سیاه در هر ثانیه از هر واحد سطح ساطع می کند، مستقیماً متناسب با توان چهارم دمای آن جسم است. در واقع، این قانون بیان می کند که مقدار انرژی تابشی که یک جسم در هر ثانیه از هر واحد سطح ساطع می کند، برابر است با:

E = σT⁴

دماسنج های تابشی از دو بخش اصلی تشکیل می شوند:

1. بخش جمع آوری کننده: این بخش وظیفه جمع آوری انرژی تابشی منتشر شده از جسم را بر عهده دارد.
2. بخش تبدیل کننده: این بخش وظیفه تبدیل انرژی تابشی به یک سیگنال الکتریکی را بر عهده دارد.

بخش جمع آوری کننده معمولاً از یک لنز یا آینه برای متمرکز کردن انرژی تابشی روی یک سطح حساس استفاده می کند. این سطح حساس می تواند یک ترمیستور، یک دیود فوتوالکتریک یا یک حسگر دیگر باشد.

بخش تبدیل کننده معمولاً از یک مدار الکترونیکی برای تبدیل سیگنال الکتریکی تولید شده توسط سطح حساس به یک مقدار دما استفاده می کند.

انواع دماسنج تابشی

دماسنج های تابشی انواع مختلفی دارند که هر کدام برای کاربردهای خاصی مناسب هستند. برخی از انواع رایج دماسنج های تابشی عبارتند از:

دماسنج های مادون قرمز

دماسنج مادون قرمز (Infrared thermometer) از انرژی تابشی مادون قرمز برای اندازه گیری دما استفاده می کند. تابش مادون قرمز نوعی تابش الکترومغناطیسی است که طول موج آن بیشتر از نور مرئی و کمتر از امواج رادیویی است. دماسنج های مادون قرمز از یک حسگر مادون قرمز برای اندازه گیری انرژی تابشی مادون قرمز منتشر شده از جسم استفاده می کنند. این حسگر انرژی تابشی را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می کند که سپس توسط یک مدار الکترونیکی به یک مقدار دما تبدیل می شود. دماسنج های مادون قرمز مزایای بسیاری نسبت به سایر روش های اندازه گیری دما دارند. آنها می توانند از فاصله دور دما را اندازه گیری کنند، بدون اینکه نیازی به تماس مستقیم با جسم وجود داشته باشد. همچنین، آنها می توانند دمای اجسامی که به راحتی قابل دسترسی نیستند، مانند دمای سطح اقیانوس را اندازه گیری کنند. با این حال، دماسنج های مادون قرمز معایبی نیز دارند. آنها می توانند نسبتاً گران باشند و همچنین ممکن است دقت آنها در شرایطی که دمای محیط متغیر است، کاهش یابد.

دماسنج های ترموپایل

این دماسنج ها از یک جفت ترمیستور برای اندازه گیری دما استفاده می کنند. ترمیستور یک قطعه الکترونیکی است که مقاومت آن با تغییر دما تغییر می کند. در دماسنج های ترموپایل، دو ترمیستور به صورت سری یا موازی به هم متصل می شوند. یکی از ترمیستورها به عنوان مرجع استفاده می شود و دیگری برای اندازه گیری دما. هنگامی که دمای جسم تغییر می کند، مقاومت ترمیستور اندازه گیری شده نیز تغییر می کند. این تغییر مقاومت به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می شود که سپس توسط یک مدار الکترونیکی به یک مقدار دما تبدیل می شود. دماسنج های ترموپایل دقت بالایی دارند و می توانند دما را در محدوده وسیعی اندازه گیری کنند. همچنین، آنها نسبتاً ارزان هستند و می توانند در کاربردهای مختلف استفاده شوند.

دماسنج های فلئوروسنس

این دماسنج ها از فلورسانس یک ماده حساس به دما برای اندازه گیری دما استفاده می کنند. فلورسانس پدیده ای است که در آن یک ماده پس از جذب انرژی، نوری با طول موج متفاوت از نور جذب شده ساطع می کند. در دماسنج های فلئوروسنس، ماده فلورسنت به یک سطح حساس متصل می شود. هنگامی که دمای جسم تغییر می کند، میزان فلورسانس ماده فلورسنت نیز تغییر می کند. این تغییر فلورسانس به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می شود که سپس توسط یک مدار الکترونیکی به یک مقدار دما تبدیل می شود. دماسنج های فلئوروسنس دقت بالایی دارند و می توانند دما را در محدوده وسیعی اندازه گیری کنند. همچنین، آنها نسبتاً ارزان هستند و می توانند در کاربردهای مختلف استفاده شوند.

جمع‌بندی

دماسنج های تابشی مزایای بسیاری نسبت به سایر روش های اندازه گیری دما دارند. آنها می توانند از فاصله دور دما را اندازه گیری کنند، بدون اینکه نیازی به تماس مستقیم با جسم وجود داشته باشد. همچنین، آنها می توانند دمای اجسامی که به راحتی قابل دسترسی نیستند، مانند دمای سطح اقیانوس را اندازه گیری کنند.

با این حال، دماسنج های تابشی معایبی نیز دارند. آنها می توانند نسبتاً گران باشند و همچنین ممکن است دقت آنها در شرایطی که دمای محیط متغیر است، کاهش یابد.