ترمومتر لیزری چیست؟ معرفی انواع ترمومتر به همراه کاربردشان
دماسنج یا ترمومتر به انگلیسی Thermometer که از دو کلمه ترمو (حرارت) + متر ساخته شده به ظاهر دستگاهی ساده و آشنا برای سنجش دماست. ابزاری قدیمی و با سابقه طولانی که اندازه گیری گرما را روی انواع سطوح، اجسام، پوست و... انجام می‌دهد. اما ترمومترها هم مثل بسیاری از دستگاه‌های دیگر جهان صنعت به مرور از اختراعات و ابداعات جدید بهره مند شدند و حالا با حرارت سنج هایی نوین و چندکاره مثل ترمومتر لیزری، ترمومتر مادون قرمز، ترمومتر دیجیتال، ترمومتر نفوذی و ... مواجه‌ایم. ابزارآلاتی که در هر مدل مختص کاربری خاصی هستند، دقت مشخصی دارند و با امکانات گوناگونی به بازار عرضه می‌شوند.
ترمومتر چیست؟
یک دماسنج یا ترمومتر برای اندازه گیری گرما چه در مدل ساده یا چه مدل پیشرفته دارای دو عنصر و المان اصلی است. 1: سنسور دما: که با کم و زیاد شدن حرارت تغییر می‌کند. مثلا در دماسنج‌های کلاسیک جیوه‌ای نقش آن را حباب جیوه به عهده دارد و در ترمومتر لیزری و مادون قرمز، سنسور پیرومتریک داخلی این کار تغییر را انجام می‌دهد. 2: متد تبدیل و نمایش: روشی که این تغییرات سنسور را به یک مقدار عددی و پارامتر تبدیل کرده و به کاربر نشان دهد. این ترکیب و تکنولوژی خلاصه کار تمام دماسنج‌هاست و بیس و اصول فانکشن داخلی هر مدل ترمومتر بر این اساس انجام می‌شود.
انواع ترمومتر
قبل از اینکه بخواهیم بدانیم ترمومتر لیزری چیست باید با انواع این دستگاه‌ها آشنا شویم. به طور کلی دماسنج به 2 دسته کلی ترمومتر تماسی و ترمومتر غیر تماسی تقسیم می‌شود. در نوع تماسی، پراب یا حسگر دستگاه باید به سطح جنس مذکور بچسبد تا عمل سنجش حرارت انجام گیرد؛ اما در نوع غیر تماسی یا همان ترمومتر لیزری یا ترمومتر ریموتی و از راه دور، این کار بدون نیاز به برقراری تماس و اتصال به جسم قابل انجام است. ترمومتر غیر تماسی به نام ترمومتر لیزری شناخته می‌شود.
انواع ترمومتر تماسی
ترمومترهای تماسی دقت بالایی دارند و با قیمت ارزانتری نسبت به نوع غیر تماسی عرضه می‌شوند. این مدل‌ها محدوده جابجایی محدودی دارند و به طور جداگانه شامل چند مدل و عنوان هستند که برای کاربری پزشکی، آزمایشگاهی، غذایی، صنعتی و... استفاده می‌شوند. نقطه مشترک در تمام ترمومترهای تماسی وجود یک پراب یا یک حباب و سنسور از جنس فلزی است که برای سنجیدن دما، با سطح جسم و قطعه مورد نظر تماس و ارتباط مستقیم برقرار می‌کند. انواع دما سنج‌های تماسی طبق تکنولوژی ساخت شامل عناوین زیر است:
- ترمومتر جیوه ای: همان دماسنج ساده و کلاسیک که شامل لوله شیشه ای با حباب جیوه و یک صفحه مدرج است.
- ترمومتر دیجیتال: به جای لوله شیشه‌ای و صفحه مدرج، دارای نمایشگر دیجیتال است و به صورت قلمی ساخته می‌شود. این ترمومتر در نوع پزشکی به نام تب سنج نیز معروف است.
- ترمومتر الکلی: کاملا شبیه به دماسنج ساده و کلاسیک جیوه‌ای بوده اما به جای جیوه از الکل استفاده می‌کند که مزایای خاص خود را دارد.
- ترمومتر ترموکوپل: به جای یک سنسور و نقطه تماس فلزی، دارای یک یا دو سوزن یا میله باریک فلزی است که می‌تواند در عمق و بافت جسم نفوذ کند. در ترمومتر ترموکوپل دار ارتباط این سوزن و سنسور با دستگاه توسط یک سیم و رابط شکل می‌گیرد. از این دما سنج ترموکوپلی برای سنجش حرارت در لایه های زیرین و داخلی اشیاء و اجسام مثل محصولات غذایی و بهداشتی استفاده می‌گردد.
- ترمومتر دو کانال: برخی از مدل‌های ترموکوپل دار دارای دو عدد پراب و سیم هستند که به دماسنج دو کانال یا ترمومتر دو کاناله معروف بوده و امکان اندازه گیری دو نقطه همزمان را فراهم می‌کنند. حتی در بازار و جهان صنعت ترموکوپل سه کانال هم وجود دارد که همزمان دمای 3 نقطه را نشان می‌دهد. از ترمومترهای 2 کاناله برای بررسی همزمان حرارت دو نقطه مثل سنجش میزان گرمای درون و بیرون محصولات غذایی در آشپزخانه ها و رستوران ها برای آزمایش و چک اینکه غذا و محصول کاملا پخته و آماده شده است استفاده می‌گردد.
ترمومتر لیزری چیست؟
دماسنج های غیر تماسی که بیشتر به عنوان ترمومتر مادون قرمز، ترمومتر لیزری و در کل Infrared Thermometer شناخته می‌شوند اگر چه قیمت بالاتری دارند، اما می‌توانند در فاصله و محدوده بیشتری بکار گرفته شوند. این محصولات به دلیل عدم نیاز به تماس مستقیم با سطح جسم و پوست، برای کارهای متفاوت و خصوصا عملیات‌های بهداشتی و ایمنی در دوران بیماری‌های عمومی مثل پاندمی کرونا ایده آل هستند. ترمومتر غیر تماسی با فناوری لیزر و اشعه مادون قرمز کار می‌کند و در انواع مختلف و عمومی می‌تواند بین دمای -30 تا 1300 درجه سانتی گراد را بسنجد. بهتر است بدانید که در این محصولات لیزر نقشی در اندازه گیری حرارت ندارد و تنها به عنوان یک راهنما برای نشانه گیری بهتر کاربر و تنظیم محدوده مورد نظر عمل می‌کند؛ و کل مکانیزم سنجش گرما توسط لنز مادون قرمز و قطعات داخل دستگاه ترمومتر لیزری انجام می‌گیرد. اما قبل از اینکه به مرور انواع ترمومتر لیزری بپردازیم؛ باید با اشعه مادون قرمز آشنا شویم و بفهمیم اساسا یک ترمومتر InfraRed یا همان مادون قرمز چیست؟
اشعه مادون قرمز یکی از نورها و انرژی‌های غیر مغناطیسی نامریی است که امکان انعکاس، جذب و تمرکز دارد. این اشعه با تابش و برگشت از روی هر ماده، نسبت به آن مواد و تغییر دما دچار ارتعاش می‌شود و این ارتعاش در هر ماده و دما تفاوت دارد. هر چه جسم گرمتر باشد، ارتعاش و مادون قرمز بیشتری از آن ساطع می‌شود و در جنس با دمای کمتر، این رویه برعکس است. از آنجا که طول موج مادون قرمز قابل اندازه گیری است؛ پس می‌توان در دستگاه‌های سنجشی از این خاصیت استفاده کرد.
با شناخت این اشعه حالا می‌توان فهمید که ترمومتر مادون قرمز چیست؟ و چگونه کار می‌کند؟... این دماسنج‌ها به کمک یک لنز، انرژی مادون قرمز بازتاب شده از یک جسم را متمرکز کرده و به قطعه‌ای به نام ترموپلی یا همان آشکارساز می‌رسانند. در داخل دستگاه عملیات تبدیل این نور به انرژی الکتریکی انجام شده و بعد از نوسان گیری و محاسبه حرارت محیطی، میزان دمای جسم روی صفحه نمایشگر نقش می‌بندد.
انواع ترمومتر لیزری و غیر تماسی
ترمومتر دیجیتال مادون قرمز دستگاهی یا به شکل تفنگی یا صاف بوده که دارای اشعه لیزر است و طبق فناوری توضیح داده شده در بالا، دمای یک سطح را از دور اندازه می‌گیرد. هر چند که اصول کار تمام ترمومترهای لیزری یکی است اما به توجه به میزان حساسیت، بازه و رنج اندازه گیری، ابعاد، فاصله قابل تشخیص و برخی مشخصات دیگر و البته نوع کاربری از یکدیگر جدا خواهند شد.
ترمومتر لیزری پزشکی
اولین مورد به رایج ترین ترمومتر لیزری می‌رسد که برای کارهای بهداشتی، پزشکی، تشخیص تب و دمای بدن استفاده می‌شود. این دسته دماسنج امکانات و رنج محدودی دارند و مناسب استفاده صنعتی نیستند اما برای پوست و بدن انسان هیچ ضرری نخواهند داشت. ترمومتر لیزری طبی در ابعاد مختلف و برای گرفتن دمای بدن از روی پیشانی، سطح پوست یا توی گوش استفاده می‌گردد در مدل‌های ترمومتر هفت تیری و یا شکل ساده و کوچک وجود دارد.
مینی ترمومتر لیزری
بدنه دماسنج های لیزری و ترمومتر مادون قرمز معمولا در دو طراحی عمومی و پر کاربرد به شکل هفت تیری و ترمومتر تفنگی یا بدنه‌ای با طرح ساده به شکل لوله گرد یا چهارگوش شبیه به متر لیزری یا مولتی متر ساخته می‌شود. این شکل دوم اغلب به نام مینی ترمومتر معروف بوده و دارای بازه اندازه گیری محدود و امکانات کمی است. به دلیل حمل آسان و ابعاد کوچک، این ابزار به نام ترمومتر لیزری جیبی و ترمومتر قلمی هم معروف بوده و دستگاهی ایده آل برای نظارت ماموران بهداشت، بازرسان محصولات غذایی و کیفی در کارخانه، رستوران، خطوط تولید و... به حساب می‌آید.
ترمومتر لیزری دما بالا
قابلیت تشخیص دماهای گرم بسیار بالا را دارد و با تحمل و تشخیص دما تا حتی 3000 درجه سانتی گراد برای محیط‌های صنعتی و اجسام شدیدا داغ و کاربری مواد مذاب استفاده می‌گردد. این ترمومترها معمولا ساختمان و بدنه کاملا ایمن و عایق در برابر حرارت شدید را دارند.
ترمومتر لیزری دما پایین
کاملا برعکس مورد قبلی بوده و جهت محاسبه دماهای زیر صفر درجه و بسیار سرد اجسام به کار گرفته می‌شود. محیط‌هایی که دارای یخچال‌های صنعتی هستند، صنایع غذایی، سردخانه‌ها و... از جمله موارد برای ترمومتر لیزری سردخانه است که می‌توانند تا منفی 50 درجه را هم اندازه بگیرند. این مدل دما سنج‌ها معمولا مجهز به رطوبت سنج نیز هستند و جهت محاسبه رطوبت محیط به عنوان ترمومتر رطوبت سنج دار نیز شناخته می‌شوند.
ترمومتر لیزری ترموکوپل دار
این مدل علاوه بر فناوری مادون قرمز، دارای یک ترموکوپل و پراب جداگانه شبیه به نوع دماسنج تماسی ترموکوپل دار است که می‌تواند همزمان دمای 2 نقطه را اندازه بگیرد و باهم مقایسه کند. سنجش دو نقطه دمای مختلف و مقایسه دمای بیرون و درون یک جسم در لحظه، از موارد استفاده این مدل است که در صنایع غذایی و... استفاده زیادی دارد.
ترمومتر لیزری دوبل
مدلی از این دماسنج‌های حرفه‌ای وجود دارد که به نام ترمومتر دو لیزری یا دوبل معروف هستند. این ترمومترها دارای دو خروجی اشعه لیزر بوده که همزمان دو نقطه را روی سطح نشان می‌دهند و دستگاه دمای فضای بین این دو نقطه لیزر را اندازه گیری می‌کند. این عناوین ضمن حفظ دقت در سنجش دما، به دلیل برد بالای لیزر دوبل، امکان استفاده در فواصل بلند را دارند و در مکان‌هایی که کاربر نباید به جسم چندان نزدیک شود اما نیاز به ثبت حرارت دقیق هم دارد از نوع ترمومتر مادون قرمز 2 لیزری استفاده می‌شود. دقت کنید که نور لیزر هیچ ارتباطی به سنجش دما ندارد و تنها جهت راهنمایی کاربر به کار می‌رود. در ترمومتر لیزری تنها لنز مادون قرمز کار اندازه گیری حرارت سطح مورد نظر را انجام می‌دهد.
ترمومتر لیزری صنعتی
بزرگترین نوع ترمومتر لیزری که شامل یک سنسور و لنز بزرگ و یک بدنه (کنسول) اصلی است. گاهی این دو قطعه آنقدر بزرگ بوده که بطور جدا از هم ساخته می‌شوند و امکان حمل و جابجایی جداگانه هر دو وجود دارد. از این مدل نه برای ثبت دقیق عدد حرارت، که برای دما نگاری و ثبت گرمای محیطی، ترموگرافی و تحرکات حرارتی، ثبت دمای یک ساختمان و فضای مشخص، ثبت اطلاعات تغییر دما در یک محدوده آب و هوایی، تنظیم دما در خطوط تولید، اتاق‌های کنترل کیفی کارخانه‌ها و... استفاده می‌گردد. معمولا این مدل‌ها به یک دیتالاگر وصل می‌شوند و اطلاعات محاسبه شده را توسط کنسول به یک سیستم کامپیوتری منتقل می‌کنند. از ترمومتر لیزری صنعتی برای صنایع مختلف گرمایشی با حرارت بالا و مواقعی که امکان نزدیک شدن شخص به سطح کار به دلیل حرارت زیاد میسر نیست استفاده می‌شود.
اجزاء ترمومتر لیزری
از آنجا که ترمومتر مادون قرمز نوع تفنگی بیشترین فروش و محبوبیت را در بین کاربران دارد، به اجزاء مختلف این دستگاه اشاره می‌کنیم. هر ترمومتر لیزری پزشکی غیر از بدیهیاتی چون بدنه، دسته و ماشه یا همان کلید اندازه گیری دما، دارای قسمت‌های مختلفی است. در قسمت جلوی دستگاه 1 پخش کننده نور لیزر و 1 لنز گیرنده مادون قرمز وجود دارد. در اکثر ترمومترهای لیزری این دو قطعه کاملا در کنار هم هستند. زیر لوله و در جلوی دسته، یک تریگر یا همان ماشه ترمومتر قرار گرفته است. باقی امکانات و دکمه‌ها نیز بنا به مدل ترمومتر یا در قسمت بالایی یا بیشتر در عقب بدنه قرار دارند. در پشت دستگاه معمولا چند دکمه مثل دکمه خاموش / روشن، دکمه تنظیمات و انتخاب حالت، تنظیم نور نمایشگر و... تعبیه شده است. ضمن اینکه برخی از ترمومترها برای دادن هشدار مجهز به آلارم صوتی و خروجی صدا نیز هستند.
اما مهمترین عضو دستگاه ترمومتر لیزری یعنی صفحه نمایش دیجیتال نیز در همین قسمت پشتی نصب می‌گردد. این نمایشگر شامل اعداد و آیکن‌های مختلفی است که نسبت به مدل و پیشرفته بودن ترمومتر لیزری، این علایم باهم فرق خواهند داشت. اصلی‌ترین عدد که قطعا با فونتی بزرگتر از همه پارامترهای روی صفحه به نمایش در می‌آید، عدد محاسبه شده دمای جسم است. در کنار آن علایمی چون نشانگر اسکن، وضعیت دستگاه، مود انتخاب شده، علامت ماکزیمم و مینیمم، هشدارها و... نشان داده می‌شوند.
ضریب تابش ترمومتر لیزری Emissivity
در هنگام کار یا خرید ترمومتر به جز توان و بازه اندازه گیری دما، به چند پارامتر و مشخصه فنی دیگر هم برخورد خواهید کرد. یکی از آنها ضریب تشعشع ترمومتر لیزری یا Emissivity است. از آنجا که مقدار تابش اشعه مادون قرمز در هر جسم و ماده‌ای با توجه به میزان روشن و تیره بودنش فرق دارد، دانشمندان یک ضریب 0 تا 100 برای مواد مختلف تعیین کرده‌اند و مقدار آن را با حرف E روی مانیتور دستگاه و با اعشار بین 0.01 و 0.99 نشان می‌دهند. عدد 100 یا همان ضریب 1 به معنای ماده سیاه کامل (یعنی جذب کننده کامل نور مادون قرمز) و عدد 0 به معنای ماده روشن کامل (یعنی بازتابنده کامل نور مادون قرمز) در نظر گرفته شده است. از آنجا که هیچ جسمی در جهان 0 و 1 مطلق نخواهد بود، پس ضریب تابش هر اشیائی بین این دو عدد قرار می‌گیرد. حال با توجه به این مساله، در ترمومترهای لیزری پیشرفته، امکان تنظیم یا تشخیص ضریب تشعشع یا Emissivity به صورت دستی با خودکار وجود دارد. کاربر می‌تواند با توجه به ماده مورد نظرش و البته جدول موجود این ضریب را تنظیم کند تا دمای محاسبه شده دقیق‌تر باشد. ضمن اینکه برخی از ترمومترهای مادون قرمز دارای تنظیم اتوماتیک ضریب تابش هستند.
نسبت فاصله تا قطر نقطه ترمومتر لیزری یا نسبت D:S
یکی دیگر از مشخصه‌های فنی در این گروه ابزارها میزان و نسبت فاصله به نقطه ترمومتر مادون قرمز است. هر مدل ترمومتر لیزری دارای یک نسبت D:S مخصوص خود بوده که این عدد نشان از دقت اندازه گیری در فواصل مختلف دارد. به عبارت دیگر این عدد نشان می‌دهد که ترمومتر در یک فاصله معین، چه میزان محدوه و قطر نقطه ی روی جسم و سطحی که قرار است دمای آن گرفته شود را پوشش می‌دهد. فرض کنید نسبت D:S یک ترمومتر برابر با 1:10 باشد. این نسبت نشان می‌دهد که این دماسنج لیزری در فاصله 10 اینچ، قطر 1 اینچی را پوشش خواهد داد و دمای یک محدوده 1 اینچی را اندازه خواهد گرفت. حال با توجه به این نسبت، هر چه فاصله از سطح قطعه دورتر شود، این میزان پوشش تغییر می‌کند و بزرگتر می‌شود. مثلا در این همین دستگاه مذکور، فاصله 20 اینچ برابر با 2 اینچ دایره و در فاصله 25 اینچ، پوشش قطر دایره توسط لنز گیرنده اشعه مادون قرمز ترمومتر برابر با 2.5 اینچ خواهد بود. با عوض شدن نسبت DS در هر مدل ترمومتر، این نسبت تغییرات پوششی نیز عوض می‌شود.
این عدد حین کار با ترمومتر لیزری بسیار اهمیت دارد چرا که کاربر باید بداند با توجه به فاصله دستگاه از جسم، چه مقدار از سطح و قطعه توسط لنز پوشش داده شده تا دمای سنجیده شده تنها شامل همان قسمت و محدوده‌ای باشد که کاربر می‌خواهد. اگر این نسبت در کار با ترمومتر رعایت نشود و مثلا محاسبه دمای یک نقطه محدود از فاصله دورتر از حد مجاز گرفته شود، قطر دایره‌ای که لنز مادون قرمز از آن نقطه پوشش داده بزرگتر خواهد شد و دمای بدست آمده دیگر تنها دمای آن نقطه مورد نظر کاربر نیست، بلکه ترکیبی از دمای نقطه مذکور با سطوح و لوازم کناری‌اش خواهد بود.
کاربرد ترمومتر لیزری
بنا به مدل و ساخت و با توجه به مدل‌های متنوع بازار، دستگاه ترمومتر مادون قرمز کاربردهای بسیار گسترده‌ای دارد. از طب سنجی و چک حرارت بدن بیمار و نوزاد گرفته تا بررسی حرارت موضعی و کلی یک دستگاه، قطعات مکانیکی؛ سنجش دمای تجهیزات الکتریکی زیر بار؛ بررسی حرارت پنل، مدار، کیت، هیتر و پردازنده های الکترونیکی؛ اندازه گیری دمای مشعل، کوره و آتش افروزها در خطوط تولید؛ نمایش و مانیتورینگ پروسه فریز یا ذوب کردن مواد در چیلرها و کارهای مختلف صنعتی؛ تست حرارت و رطوبت سنجی در صنایع غذایی، رستوران ها، آشپزخانه ها و...؛ چک کردن عایق حرارتی ساختمان و نقاط مختلف هدر دهنده انرژی در خانه و کارگاه برای بدست آوردن مکان‌هایی که بیشترین حرارت را عبور می‌دهند؛... همه اینها از جمله موارد استفاده از ترمومتر لیزری است.
نکات مهم خرید ترمومتر لیزری
ترمومتر دیجیتال مادون قرمز هم مثل هر دستگاه دیگر قبل از خرید به رعایت برخی نکات نیاز دارد. قبل از انتخاب یک مدل، ابتدا نوع کاربری خود را بدانید؛ دقت کنید که تمامی ترمومترها مناسب مصارف پزشکی و کار روی سطح پوست و انسان نیستند و ممکن است برخی مدل‌ها برای انسان و حیوان خطرناک بوده و تنها مصارف صنعتی داشته باشند.
اولویت اول برای توجه به مشخصات فنی با میزان و بازه سنجش دما و البته طراحی و ابعاد ترمومتر است. بعد از توجه به کاربری، حداکثر و حداقل دمای قابل اندازه گیری در ترمومتر شروع خوبی برای انتخاب مدل درست ترمومتر لیزری است.
در کنار آن، توجه به نسبت D:S و البته دقت اندازه گیری دستگاه هم نکته مهم دیگری بوده که در راندمان کار تاثیرگذار خواهد بود. یک ترمومتر لیزری با کیفیت و درجه یک معمولا دقت و تلرانس اندازه گیری بین 0.5 درجه تا 3 درجه سانتی گراد دارد.
زمان پاسخگویی سریع، ضد آب بودن، داشتن آلارم و هشدار صوتی و تصویری، نمایشگر بزرگ و خوانا، میزان کار به طور مداوم، نوع باتری با امکان تعویض یا شارژ، داشتن نور پس زمینه و خوانش در شب و محیط تاریک، امکان اتصال به کامپیوتر، قابلیت تغییر واحد سانتی گراد / فارنهایت و... از جمله مواردی است که باید هنگام خرید دستگاه ترمومتر لیزری مادون قرمز به آنها دقت کرد.
در این مطلب با ترمومتر لیزری آشنا شدیم. مروری بر انواع ترمومتر دیجیتال مادون قرمز داشتیم و به اجزاء دستگاه دماسنج مادون قرمز تفنگی اشاره کردیم. با توجه به هر مدل آنها، دیدیم که کاربرد ترمومتر لیزری در کجاست؟ و چگونه باید از ترمومتر استفاده کرد.
شما می‌توانید برای خرید ترمومتر لیزری در انواع متنوع و ساخته شده توسط برترین تولیدکنندگان دنیا با گارانتی و ضمانت اصالت و سلامت فیزیکی کالا به همراه ارسال فوری و رایگان و مشاوره و راهنمایی فنی و تخصصی به فروشگاه اینترنتی ابزار مارکت مراجعه کنید.
