دماسنج مادون قرمز (Infrared thermometer) حسگری است که از یک لنز برای متمرکز کردن انرژی مادون قرمز (IR) روی آشکارسازی تشکیل شده است. این آشکارساز، انرژی را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند که پس از جبران تغییرات دمای محیط، قابل نمایش بر حسب واحد دما است.
این پیکربندی، اندازه‌گیری دما را از راه دور و بدون تماس با شیء مورد اندازه‌گیری (اندازه‌گیری دمای غیر تماسی) تسهیل می‌کند. بنابراین، دماسنج مادون قرمز برای اندازه‌گیری دما در شرایطی که استفاده از ترموکوپل‌ها یا سایر حسگرها غیرممکن است یا به دلایل مختلف اطلاعات دقیقی تولید نمی‌کنند، مفید است.
برخی از شرایط معمولی شامل موارد زیر هستند:
- زمانی که شیء مورد اندازه‌گیری در حال حرکت است.
- زمانی که شیء توسط یک میدان الکترومغناطیس احاطه شده است، مانند گرمایش القایی.
- زمانی که شیء در یک خلأ یا سایر اتمسفر کنترل‌شده قرار دارد.
- یا در کاربردهایی که نیاز به پاسخ سریع است.
دماسنج‌های غیر تماسی مادون قرمز که از انواع دماسنج تابشی هستند، به مهندسان این امکان را می‌دهند تا در کاربردهایی که استفاده از هر نوع حسگر دمای دیگری غیرممکن یا بسیار دشوار است، اندازه‌گیری‌های دقیق دما را به دست آورند.
در برخی موارد، این به این دلیل است که خود کاربرد به معنای واقعی کلمه نیاز به استفاده از یک حسگر تماسی را از بین می‌برد، مانند استفاده از ترموکوپل یا حسگر دمای مقاومتی برای اندازه‌گیری فلز مذاب. اگر تداخل الکتریکی شدید باشد، مانند گرمایش القایی، میدان الکترومغناطیسی اطراف جسم باعث نتایج نادرست در حسگرهای معمولی می‌شود. دماسنج مادون قرمز از راه دور در برابر هر دو مشکل مصون است.
برای تعمیر و نگهداری، هیچ حسگر دیگری قادر به ارائه اندازه‌گیری‌های دما از راه دور و بدون تماس نیست که برای یافتن نقاط داغ یا مناطق مشکل‌دار در ستون‌های تقطیر، مخازن، عایق‌بندی، لوله‌ها، موتورها یا ترانسفورماتورها مورد نیاز است. به عنوان یک ابزار نگهداری و عیب‌یابی، شکست دادن یک دماسنج لیزری دستی دشوار است.
حسگرهای دمای مادون قرمز از ترموکوپل‌های مادون قرمز نسبتاً ارزان‌قیمت تا اسکنرهای خطی پیشرفته مبتنی بر رایانه متغیر هستند. در میان آنها طیف گسترده‌ای از سیستم‌های اندازه‌گیری مادون قرمز دستی و نصب دائمی وجود دارد که تقریباً تمام نیازهای قابل تصور برای نظارت دما را برآورده می‌کند.
ترموکوپل‌های مادون قرمز
ترموکوپل مادون قرمز، دماسنج مادون قرمز کم‌هزینه و بدون نیروی محرکه‌ای است که دمای سطح مواد را بدون تماس اندازه‌گیری می‌کند. این نوع ترموکوپل را می‌توان به طور مستقیم روی کنترل‌کننده‌های ترموکوپل معمولی، فرستنده‌ها و نمایشگرهای دیجیتال نصب کرد، گویی یک ترموکوپل جایگزین است. ترموکوپل مادون قرمز را می‌توان در یک مکان ثابت و دائمی نصب کرد یا از آن با یک کاوشگر دستی استفاده کرد.
از آنجایی که بدون نیاز به نیرو کار می‌کند، برای تولید سیگنال از طریق اثر ترموالکتریک به تابش مادون قرمز ورودی متکی است. بنابراین، خروجی آن از قوانین فیزیک حرارتی تابشی پیروی می‌کند و در معرض ناوریافتگی‌ها (غیرخطی‌بودن) قرار دارد. اما در یک محدوده دمایی مشخص، خروجی به اندازه کافی خطی است که می‌توان سیگنال را با یک ترموکوپل معمولی جایگزین کرد.
هرچند هر ترموکوپل مادون قرمزی برای کار در ناحیه خاصی طراحی شده است، اما با کالیبره کردن دستگاه نمایشگر به طور مناسب، می‌توان از آن خارج از آن ناحیه نیز استفاده کرد.
پیرومیترها یا دماسنج‌های تابشی
پیرومیترها، که گاهی اوقات با نام دماسنج‌های تابشی شناخته می‌شوند، در پیکربندی‌های مختلفی عرضه می‌شوند. یک گزینه شامل یک واحد نمایشگر/کنترل دستی به همراه یک کاوشگر مادون قرمز متصل است. کاربر دماسنج را به سمت شیء مورد اندازه‌گیری نشانه می‌رود و دما را از روی صفحه نمایش دیجیتال می‌خواند.
این دستگاه‌ها برای اندازه‌گیری نقطه‌ای دما روی بردهای مدار، یاتاقان‌ها، موتورها، تله‌های بخار یا هر وسیله دیگری که با دماسنج قابل دسترسی باشد، ایده‌آل هستند. دماسنج‌های مادون قرمز ارزان‌قیمت، مستقل بوده و با باتری کار می‌کنند.
پیرومیترهای دیگر دستگاه‌های دستی یا نصب‌شده‌ای هستند که شامل یک لنز مشابه لنز دوربین‌های ۳۵ میلی‌متری می‌باشند. آنها را می‌توان روی هر شیء نزدیک یا دوری فوکوس کرد و میانگین دمای «نقطه» لیزر روی هدفی که در میدان دید آن قرار می‌گیرد را اندازه‌گیری می‌کنند.
پیرومیترهای دستی به طور گسترده برای تعمیر و نگهداری و عیب‌یابی استفاده می‌شوند، زیرا یک تکنسین می‌تواند به راحتی آن را حمل کند، روی هر شیء در کارخانه فوکوس کند و به صورت لحظه‌ای دمای هر چیزی را از فلزات مذاب تا مواد غذایی منجمد اندازه‌گیری کند.
هنگامی که در یک موقعیت ثابت نصب می‌شوند، این دماسنج‌های مادون قرمز اغلب برای نظارت بر فرآیند تولید شیشه، منسوجات، پلاستیک‌های نازک و محصولات مشابه، یا فرآیندهایی مانند سختی‌گیری، بازپخت، درزبندی، خم کردن و لمینت کردن استفاده می‌شوند.
ترموکوپل مادون قرمز ثابت در مقابل قابل حمل
ابزارهای اندازه‌گیری دمای مادون قرمز را همچنین می‌توان به عنوان قابل حمل یا نصب دائمی طبقه‌بندی کرد. دماسنج‌های لیزری با نصب ثابت معمولاً در مکانی برای نظارت مداوم بر یک فرآیند نصب می‌شوند. آنها اغلب با برق خط AC کار می‌کنند و روی یک نقطه واحد هدف قرار می‌گیرند. داده‌های اندازه‌گیری شده را می‌توان روی یک نمایشگر محلی یا از راه دور مشاهده کرد و یک سیگنال خروجی (آنالوگ یا دیجیتال) را می‌توان برای استفاده در جای دیگری در حلقه کنترل ارائه داد.
سیستم‌های نصب ثابت معمولاً از محفظه حاوی سیستم اپتیک و آشکارساز مادون قرمز تشکیل شده‌اند که با کابل به یک واحد الکترونیکی/نمایشگر از راه دور متصل می‌شوند. در برخی از طرح‌های تغذیه‌شده با حلقه، همه اجزای دماسنج و الکترونیک در یک محفظه واحد قرار دارند؛ همان دو سیم که برای تأمین نیروی دماسنج استفاده می‌شوند، سیگنال خروجی ۴ تا ۲۰ میلی‌آمپر را نیز حمل می‌کنند.
تفنگ‌های مادون قرمز دستی با باتری اغلب دارای همان ویژگی‌های دستگاه‌های نصب دائمی هستند، اما بدون قابلیت سیگنال خروجی. واحدهای قابل حمل به طور معمول در تعمیر و نگهداری، تشخیص، کنترل کیفیت و اندازه‌گیری‌های نقطه‌ای از فرآیندهای حیاتی استفاده می‌شوند.
دستگاه‌های قابل حمل شامل پیرومیترها، دماسنج‌های مادون قرمز و سیستم‌های دو رنگ (Two-Color Systems) هستند. تنها محدودیت کاربرد عملی آنها همان محدودیت یک کاربر انسانی است. یعنی حسگرها در هر دمای محیط یا شرایط محیطی که یک انسان می‌تواند در آن کار کند، معمولاً بین ۰ تا ۵۰ درجه سانتیگراد (۳۲ تا ۱۲۰ درجه فارنهایت)، عملکرد خواهند داشت.
