IR Ölçümün Temelleri

1. Fiziksel Özellikler

Hr. Wilhelm Herschel – 1800-radiation fiziğinin bulucusu

Infrared Ölçüm Spektrumu: 0.7µm – 14µm

Electromanyetik Spectrum

Sıcaklık ölçüm cihazlarında kullanılan İnfrared dalga boyu kullanılmaktadır.

Radiation Fizik Bulucuları

Max Planck

Radiation Fizik Bulucuları

Max Planck

0 Kwarm

Hareket eden parçaların karakteristiği

Emilenα = 1

Yayma (emisivity)ε = 1

Siyah Cisim Modeli

α = ε = 1

Siyah Cisimler (black body) mükemmel sıcaklık kaynaklarıdır. Infrared teorinin temelini oluştururlar ve Pirometre ve Termal Kameraların kalibrasyon kaynaklarıdır.

Siyah Cisim Modeli

Doğal Sıcaklık Yayıcı

Emilen radrasyon

Yayınlananradrasyon=

emissivityε = α = 1

Pirometre Çalışma Prensibi?

sensor

Pirometreler bir cismin yüzeyinden yayılan infrared enerjiyi okuyarak bu değeri kalibrasyon dosyasında yerine koyarak sıcaklık değerine dönüştürürler

Pirometre Çalışma Prensibi?

ADC Prozessor

DAC

DigitalInterface

4-20 mA

Verst.

emilimα = ε < 1

Gri cisim modeliGerçek hayatta objelerin davranışı gri cisim modeli ile anlatılmıştır.

Emissivity (yayılan)ε < 1

Gri cisim modeli

sensor

Çevresel Radrasyon

Ölçülen radyasyonun içeriği

ε

ρ

τ

ε + ρ + τ = 1ε TO

n + ρ TAn + τ TA

n = S

çoğunlukla τ = 0

2. Sensor Tipleri

Pirometre Tipleri

ADC Prozessor

DAC

DigitalInterface

4-20 mA

Amp

Pirometre Tipleri

ADC Prozessor

DAC

DigitalInterface

4-20 mA

Amp

Filter

V

T1 T2wire 1

wire 2

Thermocouple• Seebeck Efekti: sıcaklık farklılıklarının doğrudan

elektriğe dönüşümüdür.

Thermopile

• Seebeck Efekti:• 8 – 14 µm• 6 – 120 ms

V T1 T2

Soğuk bağlama

Baz sıcaklığı

Sıcak bağlama

IR illuminated

• Photoelectric effect: Katı, gaz ve sıvılardaki elektronların saldığı enerji

• Si-Diode, InGaAs-Diode• 0.7 – 2.3 µm• Cevap zamanı: ns – ms

Quantum Dedektör

Bolometer – Uncooled Focal Plane Array

FPAs – yüksek hacimli yarı iletken teknolojisi

Measurement error at 10% false emissivity

Ölçüm İzi

Pencere ve optik

obje ÇevreToz-duman

dedektör görüntüleme + çıkış

T1: 453°CSP1: 470°C

EMS: 0.85

IR Pencere Tipleri

Germanium lens Zinc selenide lens Silicon lens

Bilderquelle: Edmund Optics

Materials

BariumfluoridKalziumfluoridAMTIR-1QuarzglasGermaniumZink SelenidZink Sulfid

Wellenlänge in µm

Tra

nsm

issi

on

in %

0

20

40

60

80

100

5 10 15

IR Pencere Tipleri

Einfluss der MessfleckgrößeÖlçüm Alanının Etkisi

İyi

Sensor

Target greaterthan spot size

Einfluss der MessfleckgrößeÖlçüm Alanının Etkisi

Target equalthan spot size

Target smallerthan spot size

Kabul Yanlış

Einfluss der Messfleckgröße

• Çok büyük ölçüm çapı okuma hatasına neden olur

• Örnek:

90°C

26°C

Ölçüm Alanının Etkisi

Detector

Baffles

Yabancı ışınlardan kaçınma

Kalibrasyon

• Metallerin genel emisiviti değeri metal olmayanlara göre daha düşüktür

• önemli bir şekilde yüzey yapısına bağlıdır

0 %

20 %

40 %

60 %

80 %

100 %

0 µm 2 µm 4 µm 6 µm 8 µm 10 µm 12 µm 14 µm

Wellenlänge

Em

issi

onsg

rad

Metall (Blank)

Emisivity etkisi

IR ölçümün avantajları ve limitleri

Avantajlar•Temassız ölçüm•Hareketli ürünlerde ölçüm•Zor ulaşılan ürünlerde ölçüm•Ürettiğinizi ölçebilirsiniz•Fiziksel darbelerden uzak kişiden bağımsız ölçüm

Limitler•Fiyat •Düşük emisiviti: Alüminyum•Optik olarak görülemeyenler

IR ölçümün avantajları ve limitleri

4. IR ölçüm aplikasyonları

ApplicationsPirometre aplikasyonları

• Yaşam bilimi• Medikal ve ilaç sanayi analatik cihazlar

Termal Kamera Aplikasyonları

Applications

Termal Kamera Aplikasyonları

Heat Treatment – line scaner mode Termal Kamera Aplikasyonları

• Termoforming ve sızdırmazlık• Kurutma

Applications of Optris CT: Pharmaceutical

Pirometre aplikasyonları

• Güvenlik, sürekli bakım• Büyük ölçüm alanları için (< 1 m³)

OEM applicationsPirometre aplikasyonları

• Düşük sıcaklık aplikasyonları ile hızlı ölçüm 9ms cevap hızı• Hızlı proseslerin tanımlanması

OEM applicationsPirometre aplikasyonları

• Metal ölçümler, haddeleme gibi ikincil metal proseslerinde ölçüm, metal oksit ve seramiklerin ölçülmesi

• Sıcaklık aralığı 250 – 3000°C• Ölçüm çapı 0,5mm başlar• Ölçüm hızı 1ms

Abbildung: Thoma

Düşük Dalga Boyu Aplikasyonları

• LT (8-14 µm): Düşü sıcaklık için Üniversal sensör [-50…975 °C]• 1M/ 2M (1 µm/ 1,6 µm): yüksek sıcaklık

aplikasyonları için [250…3000 °C]• 3M (2,3 µm): metal yüzeylerde düşük sıcaklık ölçümleri için (parlak metal)• YENİ: MT (3,9 µm): yanma odalarında duvar sıcaklığı• YENİ: F2/ F6 (4,24 µm/ 4,64 µm): yanma odaları içindeki

alev partiküllerinin ölçümü (CO2/ CO) • G5 (5 µm): Cam yüzey sıcaklığının ölçülmesi• P7 (7,9 µm): İnce plastik filmlerin ölçülmesi

Different spectral ranges – CT and CTlaser

Pirometre aplikasyonları

Dikkatiniz için teşekkürler