ترمومتر تابشی یک اشکار ساز غیرتماسی انرژی تابشی است. هر شئی در دنیا با هر دمایی حتی نزدیک صفر مطلق انرژی تابشی از خود منتشر می کند. مقدار انرژی تابشی منتشر شده و طول موج ان متناسب با دمای شئی است. ترمومترهای غیر تماسی چگالی انرژی تابشی را اندازه گیری کرده و سیگنالی با متناسب با دمای ان شئی تولید میکنند.
با افزایش دما طول موج تشعشعات گرمایی کمتر میشود. طول موج امواج مادون قرمز از 2 تا 20 میکرومتر امواج نزدیک مادون قرمز از0.7 تا 2 میکرومتر، مرئی از0.4 تا0.7 میکرومتر و ماورای بنفش از 0.04 تا 0.4 میکرومتر میباشد. در دماهای خیلی بالا اشیای داغ امواج ایکس و گاما از خود منتشر میکنند.
در کاربردهای صنعتی بخش عمده تشعشعات گرمایی در محدوده مادون قرمز اتفاق می افتند.از این رو این نوع ترمومترها اغلب با عنوان نرمومتر قرمز شناخته میشوند.
یک ترمومتر تابشی در ساده ترین حالت شامل یک سیستم و اشکارساز نوری است. سیستم نوری انرژی منتشر شده توسط شی را روی یک اشکار ساز که حساس به تابش است متمرکز میکند. خروجی اشکار ساز متناسب با انرژی تابش یافته توسط شی و با توجه با طول موجهای تابشی است.از این خروجی میتوان برای تعیین دمای شی استفاده کرد. قابلیت انتشار یا شدت انتشار یک شی متغیری مهم برای تبدیل خروجی اشکار ساز به سیگنال دما است.
از انجا که برای اندازه گیری دما برای تعیین اشیای متحرک یا هرسطحی که نتوان به ان نزدیک شد یا ان را لمس کرد مناسسب است.
جسم سیاه به جسمی اطلاق میشود که جذب کننده تمام انرژِی تابشی است که به ان برخورد میکند. همچنین جسم سیاه یک منتشر کننده کامل است. از این رو هر دو مقدار جذب کنندگی و قابلیت انتشار ان برابر واحد است. جسم سیاه انرژی را در یک توزیع طیفی و شدت مشخص منتشر میکند.
نسبت انرژی تابش یافته توسط یک جسم واقعی به میزان انرژِی تابش یافته توسط یک جسم سیاه تحت شرایط یکسان میزان انتشار نامیده میشود. دو مشخصه نوری دیگر از جسم میزان انعکاس و میزان انتقال است. برای جسمی که دمای ان ثابت است مجموع R ،E وT برای هر طول موجی همیشه برابر 1 است. ترمومتر تابشی تابش ناشی از این سه منبع انرژی را دز باند طول موجی که در ان حساس است جمع میکند. برای داشتن بهترین نتیجه باید میزان انتشار بالا باشد و میزان انعکاس کم باشد. میزان انتقال اغلب اشیای جامد نزدیک صفر است.
شدت انتشار قابلیت انتشار و فاکتورn :
عبارتهای شدت انتشار و قابلیت انتشار غالبا به جای هم استفاده میشوند. هرچند بین انها تفاوت ویژه ای وجود دارد. قابلیت های انتشار به ویژگی های بک ماده مرتبط است وشدت انتشار به ویژگی های یک شی خاص مرتبط است. قابلیت انتشار تنها یک عامل در تعیین شدت انتشار است. عوامل دیگر شامل شکل شی اکسید شدن و نحوه پرداخت سطح جسم نیز باید در نظر گرفته شود. عللاوه براین شدت انتشاریک ماده به دما و طول موجی که در ان اندازه گیری صورت میگیرد نیز بستگی دارد.
رابطه پایه ای که برای توصیف خروجی ترمومتر تابشی استفاده میشود به صورت زیر است:
V(T)=KTN
که در ان:
V(T): خروجی ترمومتر
K: ثابت
T: دمای شی
N: فاکتورN
یک ترمومتر باید به گونه ای انتخاب شود که حداقل وابستگی به تغییرات شدت انتشار شی داشته یاشد و تاثیر هر پارامتری که روی خروجی ان تاثیر گذار است کم باشد، برای این منظور ترمومتر انتخاب شده باید دارای بالاترین مقدارN باشد.اگر مقدارN بالا باشد کثیف بودن یک سیستم نوری یا جذب انرژی منتشر شده توسط گازهایی که در مسیر تابش هستند تاثیر کمتری روی دمای نمایش داده شده، دارند.
تقریبا قابلیت انتشار تمامی مواد مشخص شده ولی قابلیت انتشار تعیین شده تحت شرایط ازمایشگاهی با شرایط واقعی متفاوت است. به همین دلیل از مقادیر ازمایشگاهی بیشتر در مواردی که قابلیت انتشار در حده بالایی است استفاده میشود. به عنوان یک قاعده سرانگشتنی اغلب مواد غیر فلزی تیره دارای قابلیت انتشار بالا از0.85تا0.90 هستند. اغلب مواد غیر فلزی اکسیدی قابلیت انتشار پایین تا متوسط از 0.2تا0.5 را دارند. طلا نقره و الامینویم در این مورد استثنا هستند. و قابلیت انتشار انها 0.02تا0.04 است و اندازه گیری دمای انها به وسیله ترمومترهای تابشی کاری دشوار است.
انواع ترمومترهای تابشی:
ترمومترهای تابشی شامل یک سیستم نوری برای جمع کردن انرژی منتشر شده توسط شی یک اشکار ساز برای تبدیل انرژی به یک سیگنال الکتریکی یک تنظیم کننده قابلیت انتشار برای هماهنگ کردن کالبیراسیون ترمومتر با مشخصه های انتشار خاص شی و یک مدار جبران ساز دمای محیط برای اطمینان از تاثیرگذار نبودن تغییرات دمایی داخل ترمومتر در اثر شرایط محیطی است.
انواع ترمومترهای تابشی عبارتنداز:
- ترمومترهای تابشی باند وسیع
- ترمومترتابشی باند کوچک
- ترمومتر تابشی نسبی
