الكمية الفيزيائية التي يمكن وصفها بأنها سخونة أو برودة لأي جسم أو مادة تسمى 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 (السائل في الزجاج) ، وميزان الحرارة بالمقاومة الكهربائية ، ومقياس الحرارة بالإشعاع / موازين الحرارة بالأشعة تحت الحمراء / البيرومترpyrometer ، والمزدوجات الحرارية ، والصمام الثنائي السليكوني ، والأجهزة ثنائية المعدن ، والمصباح والأجهزة الشعرية والغازات ذات الحجم الثابت ومقاييس حرارة الغاز ذات الضغط. وحدة درجة الحرارة في النظام الدولي للوحدات هي كلفن (k) ، بخلاف ذلك ، يمكن قياسها بمقياس سيليسيوس (c) ومقياس فهرنهايت (F). تتناول هذه المقالة ماهية البيرومترpyrometerومبدأ العمل والأنواع والمزايا والعيوب والتطبيقات.
ما هو البيرومتر(pyrometer)؟
يُعرف البيرومترpyrometerأيضًا بميزان الحرارة بالأشعة تحت الحمراء أو مقياس الحرارة الإشعاعي أو مقياس الحرارة غير المتصل المستخدم لاكتشاف 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).
تستخدم البيرومترات pyrometerالملونة 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.
مبدأ عمل حساس البيرومترpyrometer:
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 سوف 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. تستخدم 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.
1-البيرومترات البصرية
2-مقاييس حرارة الأشعة تحت الحمراء / الإشعاع:
مزايا و عيوب البيرومترpyrometer:
مزايا البيرومتر هي:
*يمكنه قياس درجة حرارة الجسم دون أي اتصال به. 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.
تطبيقات البيرومتر:
*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 بخارية لقياس درجة حرارة البخار.
*لقياس درجة حرارة المعادن السائلة والمواد شديدة التسخين.
*لقياس درجة حرارة الفرن.
المراجع:
