ضریب گسیلندگی در ترمومتر لیزری چیست؟

اگر با ترمومتر لیزری دمای یک سطح فلزی را اندازه گرفته‌اید و عدد نمایش‌داده‌شده با دمای واقعی تفاوت داشته، ممکن است مشکل از خراب بودن دستگاه نباشد. یکی از مهم‌ترین عواملی که می‌تواند نتیجه اندازه‌گیری دمای سطح را تغییر دهد، ضریب گسیلندگی یا Emissivity است. این پارامتر مشخص می‌کند سطح موردنظر تا چه اندازه تابش حرارتی را منتشر می‌کند و ترمومتر لیزری بر اساس همین تابش، دمای سطح را محاسبه می‌کند. بنابراین، هنگام خرید ترمومتر لیزری توجه به قابلیت تنظیم ضریب گسیلندگی دستگاه اهمیت دارد.

به همین دلیل، شناخت ضریب گسیلندگی برای استفاده دقیق از ترمومتر لیزری اهمیت زیادی دارد. این موضوع به‌خصوص هنگام اندازه‌گیری سطوح فلزی براق، رنگ‌شده، زنگ‌زده یا سطوحی با جنس‌های مختلف مهم‌تر می‌شود. در این مقاله بررسی می‌کنیم ضریب گسیلندگی چیست، چرا روی دقت ترمومتر لیزری اثر می‌گذارد، برای چه سطوحی باید تنظیم آن را تغییر داد و هنگام اندازه‌گیری چه نکاتی را باید در نظر گرفت.

ضریب گسیلندگی چیست؟

ضریب گسیلندگی یا Emissivity نشان می‌دهد یک سطح در مقایسه با یک جسم ایده‌آل با گسیلندگی کامل، چه میزان انرژی حرارتی را منتشر می‌کند. مقدار این ضریب معمولاً بین ۰ و ۱ در نظر گرفته می‌شود.

سطحی با گسیلندگی بالا، انرژی مادون قرمز بیشتری را از خود منتشر می‌کند و اندازه‌گیری دمای آن با ترمومترهای غیرتماسی معمولاً ساده‌تر است. در مقابل، سطوحی با گسیلندگی پایین، به‌ویژه بعضی فلزات براق، می‌توانند تابش محیط اطراف را بیشتر بازتاب دهند و باعث شوند اندازه‌گیری دمای سطح دشوارتر شود.

ترمومتر لیزری در واقع دمای جسم را مستقیماً با تماس فیزیکی اندازه نمی‌گیرد؛ بلکه تابش مادون قرمز سطح را دریافت و بر اساس مشخصات آن، دما را محاسبه می‌کند. بنابراین اگر ضریب گسیلندگی دستگاه با ویژگی سطح موردنظر مطابقت نداشته باشد، عدد نمایش‌داده‌شده می‌تواند با دمای واقعی سطح اختلاف داشته باشد.

چرا ضریب گسیلندگی روی دقت ترمومتر لیزری اثر دارد؟

ترمومتر لیزری یا Infrared Thermometer برای اندازه‌گیری دمای سطح، انرژی مادون قرمز منتشرشده از جسم را دریافت می‌کند. میزان این انرژی به ویژگی‌های سطح وابسته است. به همین دلیل دستگاه باید بداند سطح مورد اندازه‌گیری چه ضریب گسیلندگی دارد.

برای مثال، یک سطح مات و غیر براق معمولاً شرایط مناسب‌تری برای اندازه‌گیری غیرتماسی دارد؛ اما یک سطح فلزی بسیار براق می‌تواند تابش محیط را منعکس کند. اگر دستگاه برای گسیلندگی نامناسب تنظیم شده باشد، ممکن است دمای نمایش‌داده‌شده با دمای واقعی سطح فاصله داشته باشد.

بنابراین حتی اگر ترمومتر از نظر فنی سالم باشد، تنظیم اشتباه Emissivity می‌تواند باعث ایجاد خطا شود. این مسئله یکی از دلایلی است که هنگام استفاده از ترمومتر لیزری نباید فقط به عدد روی نمایشگر توجه کرد.

مقدار ضریب گسیلندگی برای همه سطوح یکسان است؟

خیر. ضریب گسیلندگی یک مقدار ثابت برای تمام مواد نیست و می‌تواند تحت تأثیر جنس، زبری، رنگ، وضعیت سطح، دما و شرایط آن تغییر کند.

برای همین نمی‌توان یک عدد واحد را برای همه سطوح در نظر گرفت. حتی دو قطعه از یک فلز ممکن است به دلیل تفاوت در پرداخت سطح، اکسیدشدگی یا پوشش، رفتار متفاوتی در برابر تابش مادون قرمز داشته باشند.

به همین دلیل، اگر دقت اندازه‌گیری اهمیت زیادی دارد، بهتر است مقدار Emissivity مناسب سطح از راهنمای دستگاه، اطلاعات فنی سازنده یا روش اندازه‌گیری معتبر مشخص شود.

چرا اندازه‌گیری فلزات براق با ترمومتر لیزری دشوارتر است؟

فلزات براق و صیقلی معمولاً از جمله سطوحی هستند که اندازه‌گیری غیرتماسی دمای آن‌ها می‌تواند چالش‌برانگیز باشد. دلیل آن فقط پایین بودن گسیلندگی نیست؛ بلکه بازتاب تابش مادون قرمز محیط نیز می‌تواند روی نتیجه اثر بگذارد.

فرض کنید قصد دارید دمای یک صفحه فلزی براق را اندازه بگیرید. ترمومتر ممکن است علاوه بر تابش خود سطح، تحت تأثیر تابش محیط منعکس‌شده از آن قرار بگیرد. در چنین شرایطی، اگر Emissivity به‌درستی تنظیم نشده باشد، احتمال اختلاف بین مقدار نمایش‌داده‌شده و دمای واقعی بیشتر می‌شود. برای این سطوح، استفاده از روش مناسب اندازه‌گیری و در صورت نیاز آماده‌سازی سطح می‌تواند نتیجه را قابل اعتمادتر کند.

آیا رنگ سطح روی ضریب گسیلندگی تأثیر دارد؟

رنگ می‌تواند روی ویژگی‌های تابشی سطح اثر بگذارد، اما نباید تصور کرد که فقط از روی رنگ ظاهری می‌توان مقدار دقیق گسیلندگی را تعیین کرد. نوع ماده، ترکیب پوشش، بافت سطح و طول موج مورد استفاده دستگاه نیز اهمیت دارند.

در بسیاری از کاربردهای صنعتی، سطوح رنگ‌شده و مات می‌توانند شرایط مناسب‌تری برای اندازه‌گیری ترمومتر مادون قرمز ایجاد کنند. بااین‌حال، برای اندازه‌گیری دقیق همچنان باید تنظیمات دستگاه با سطح موردنظر هماهنگ باشد.

بنابراین بهتر است به جای اینکه صرفاً بر اساس رنگ سطح عدد Emissivity را حدس بزنید، از اطلاعات فنی دستگاه یا روش مرجع استفاده کنید.

ضریب گسیلندگی بالا بهتر است یا پایین؟

نمی‌توان گفت ضریب گسیلندگی بالا همیشه «بهتر» از مقدار پایین است. Emissivity یک ویژگی سطح است و قرار نیست صرفاً برای بهتر شدن اندازه‌گیری آن را به دلخواه تغییر دهیم.

موضوع اصلی این است که تنظیم ترمومتر با شرایط واقعی سطح مطابقت داشته باشد. سطوح با گسیلندگی بالاتر معمولاً برای اندازه‌گیری مادون قرمز شرایط ساده‌تری دارند، درحالی‌که سطوح با گسیلندگی پایین و بازتابنده به دقت و توجه بیشتری نیاز دارند.

پس هنگام استفاده از دستگاه، هدف این نیست که بالاترین عدد ممکن را انتخاب کنیم؛ بلکه باید مقدار مناسب سطح مورد اندازه‌گیری را در دستگاه تنظیم کنیم.

چگونه ضریب گسیلندگی ترمومتر لیزری را تنظیم کنیم؟

در مدل‌هایی که قابلیت تنظیم Emissivity دارند، معمولاً این گزینه از طریق منوی دستگاه قابل تغییر است. روش دقیق تنظیم به مدل ترمومتر بستگی دارد؛ بنابراین ابتدا باید مشخصات دستگاه و دفترچه راهنمای آن بررسی شود.

برای اندازه‌گیری، ابتدا جنس و وضعیت سطح را مشخص کنید و سپس مقدار مناسب را بر اساس اطلاعات معتبر وارد دستگاه کنید. اگر سطح دارای پوشش، رنگ، زنگ‌زدگی یا پرداخت خاصی است، استفاده از مقدار مربوط به یک فلز خام ممکن است نتیجه دقیقی ایجاد نکند.

در کاربردهای حساس، می‌توان دمای سطح را با یک روش مرجع یا ترمومتر تماسی مناسب مقایسه کرد تا مشخص شود تنظیمات دستگاه با شرایط واقعی سازگار است یا خیر.

اگر ترمومتر لیزری ضریب گسیلندگی قابل تنظیم نداشته باشد چه کنیم؟

همه ترمومترهای لیزری امکان تنظیم دستی Emissivity را ندارند. برخی مدل‌ها یک مقدار ثابت را به‌صورت کارخانه‌ای در نظر می‌گیرند و برای اندازه‌گیری عمومی سطوحی با گسیلندگی بالا طراحی شده‌اند.

اگر قرار است دستگاه برای سطوح مختلف، به‌خصوص فلزات براق یا قطعات صنعتی با شرایط متفاوت استفاده شود، قابلیت تنظیم Emissivity می‌تواند یکی از مشخصات مهم هنگام خرید باشد.

در چنین کاربردهایی بهتر است قبل از خرید بررسی کنید دستگاه چه محدوده‌ای برای تنظیم ضریب گسیلندگی دارد و آیا این محدوده با سطوحی که قرار است اندازه‌گیری شوند مطابقت دارد یا خیر.

آیا فاصله از سطح هم در اندازه‌گیری تأثیر دارد؟

بله. ضریب گسیلندگی تنها عامل مؤثر بر نتیجه نیست. نسبت فاصله به نقطه اندازه‌گیری یا D:S نیز اهمیت دارد. این نسبت مشخص می‌کند دستگاه در یک فاصله مشخص چه اندازه‌ای از سطح را اندازه‌گیری می‌کند.

اگر فاصله بیش از حد زیاد باشد، ممکن است میدان دید دستگاه بزرگ‌تر از ناحیه موردنظر شود و دمای اطراف نیز وارد اندازه‌گیری شود. در نتیجه، حتی با تنظیم صحیح Emissivity، نتیجه می‌تواند برای نقطه موردنظر مناسب نباشد. بنابراین برای اندازه‌گیری دقیق باید هم تنظیم گسیلندگی و هم فاصله مناسب از سطح رعایت شود.

برای اندازه‌گیری سطوح صنعتی به چه ترمومتری نیاز داریم؟

اگر قرار است دمای سطوح مختلف صنعتی اندازه‌گیری شود، بهتر است هنگام خرید فقط محدوده دمایی دستگاه را بررسی نکنید. قابلیت تنظیم Emissivity، نسبت فاصله به نقطه، محدوده اندازه‌گیری، دقت، رزولوشن نمایشگر و شرایط محیط کاری نیز اهمیت دارند.

برای مثال، اگر دستگاه قرار است روی فلزات، قطعات رنگ‌شده، تجهیزات صنعتی یا سطوح با دمای متفاوت استفاده شود، مدل قابل تنظیم می‌تواند انعطاف بیشتری ایجاد کند. همچنین اگر اندازه‌گیری از فاصله دور انجام می‌شود، D:S مناسب اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.

بنابراین بهترین ترمومتر لیزری الزاماً مدلی نیست که بالاترین محدوده دما را داشته باشد؛ بلکه باید مشخصات آن با نوع سطح و شرایط واقعی اندازه‌گیری هماهنگ باشد.

اشتباهات رایج هنگام استفاده از ضریب گسیلندگی

یکی از اشتباهات رایج، استفاده از یک مقدار ثابت برای تمام سطوح است. همان‌طور که گفته شد، ویژگی‌های سطح می‌توانند روی Emissivity اثر بگذارند.

اشتباه دیگر، اندازه‌گیری مستقیم سطوح بسیار براق و بازتابنده بدون توجه به شرایط محیط است. در چنین مواردی ممکن است دستگاه بخشی از تابش محیط را دریافت کند و نتیجه با دمای واقعی سطح اختلاف داشته باشد.

همچنین نباید نقطه لیزر را با محدوده واقعی اندازه‌گیری یکی دانست. لیزر معمولاً برای مشخص کردن هدف استفاده می‌شود، اما اندازه‌گیری توسط میدان دید مادون قرمز دستگاه انجام می‌شود. بنابراین باید مطمئن شوید ناحیه اندازه‌گیری کاملاً روی سطح موردنظر قرار گرفته است.

خرید ابزار اندازه گیری

اگر قصد خرید ابزار اندازه گیری از جمله ترمومتر لیزری را دارید، انتخاب دستگاهی با دقت بالا، محدوده اندازه‌گیری مناسب و کیفیت ساخت مطلوب اهمیت زیادی دارد. مجموعه نیروسنجش با ارائه تجهیزات تخصصی اندازه‌گیری، محصولاتی مانند ضخامت سنج و ترمومتر تماسی را برای کاربردهای صنعتی و حرفه‌ای عرضه می‌کند. انتخاب صحیح ابزار اندازه‌گیری متناسب با نیاز، باعث افزایش دقت نتایج و بهبود فرآیندهای کنترل و بررسی خواهد شد.

سخن آخر

ضریب گسیلندگی در ترمومتر لیزری یکی از عوامل مهم در اندازه‌گیری دمای غیرتماسی است. این ضریب نشان می‌دهد سطح تا چه اندازه انرژی مادون قرمز منتشر می‌کند و تنظیم نادرست آن می‌تواند باعث اختلاف بین دمای واقعی و عدد نمایش‌داده‌شده شود.

این موضوع در مورد سطوح براق و بازتابنده اهمیت بیشتری دارد. به همین دلیل، هنگام انتخاب و خرید ترمومتر لیزری برای کاربردهای صنعتی، بهتر است مدلی را انتخاب کنید که امکان تنظیم Emissivity داشته باشد و مشخصات آن از نظر D:S، محدوده دما و دقت نیز با کاربرد شما هماهنگ باشد.

سوالات متداول