इन्फ्रारेड थर्मोग्राफी और थर्मल इमेजिंग

इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल उपकरणों का उपयोग करके इसके द्वारा उत्सर्जित ऊष्मा विकिरण के मापदंडों को रिकॉर्ड करके सतह के तापमान को मापने को इन्फ्रारेड थर्मोग्राफी कहा जाता है। जैसा कि आप अनुमान लगा सकते हैं, इस मामले में गर्मी को जांच की गई सतह से - मापने वाले उपकरण में, रूप में स्थानांतरित किया जाता है अवरक्त विद्युत चुम्बकीय तरंगें.

इन्फ्रारेड थर्मोग्राफी के लिए आधुनिक इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल डिवाइस इन्फ्रारेड विकिरण के प्रवाह को माप सकते हैं और प्राप्त आंकड़ों के आधार पर, सतह के तापमान की गणना करते हैं जिसके साथ मापने वाले उपकरण इंटरैक्ट करते हैं।

बेशक, एक व्यक्ति इन्फ्रारेड विकिरण को समझने में सक्षम है और त्वचा की सतह पर तंत्रिका समाप्ति के साथ डिग्री के सौवें हिस्से के भीतर तापमान परिवर्तन भी महसूस कर सकता है। हालांकि, इतनी उच्च संवेदनशीलता के साथ, मानव शरीर स्वास्थ्य को नुकसान पहुंचाए बिना स्पर्श द्वारा अपेक्षाकृत उच्च तापमान का पता लगाने के लिए अनुकूलित नहीं है। सबसे अच्छे रूप में, यह जलने की चोटों से भरा होता है।

और भले ही तापमान के प्रति मनुष्य की संवेदनशीलता उतनी ही अधिक हो जाए जितनी जानवरों की होती है जो कुल अंधेरे में गर्मी से शिकार का पता लगाने में सक्षम होते हैं, फिर भी देर-सवेर उसे एक अधिक संवेदनशील उपकरण की आवश्यकता होगी जो प्राकृतिक फिजियोलॉजी की तुलना में अधिक व्यापक तापमान रेंज में काम कर सके। अनुमति देता है...

आखिरकार, ऐसा उपकरण विकसित किया गया। पहले ये यांत्रिक उपकरण थे, और बाद में हाइपरसेंसिटिव इलेक्ट्रॉनिक वाले। आज, ये उपकरण सामान्य गुण प्रतीत होते हैं जब किसी भी असंख्य तकनीकी समस्याओं को हल करने के लिए थर्मल नियंत्रण की आवश्यकता होती है।

बहुत ही शब्द "इन्फ्रारेड", या संक्षिप्त "आईआर", विद्युत चुम्बकीय विकिरण के व्यापक स्पेक्ट्रम के पैमाने पर उनके स्थान के अनुसार, "लाल के पीछे" गर्मी की लहरों की स्थिति को दर्शाता है। "थर्मोग्राफी" शब्द के लिए, इसमें "थर्मो" - तापमान और "ग्राफिक" - छवि - तापमान छवि शामिल है।

इन्फ्रारेड थर्मोग्राफी की उत्पत्ति

अनुसंधान की इस पंक्ति की नींव जर्मन खगोलशास्त्री विलियम हर्शल ने रखी थी, जिन्होंने 1800 में सूर्य के प्रकाश के स्पेक्ट्रा के साथ शोध किया था। एक प्रिज्म के माध्यम से सूर्य के प्रकाश को संचारित करके, हर्शल ने विभिन्न रंगों के क्षेत्रों में एक संवेदनशील पारा थर्मामीटर रखा, जिस पर सूर्य का प्रकाश पड़ रहा था। प्रिज्म पर विभाजित किया गया था।

प्रयोग के दौरान, जब थर्मामीटर को लाल रेखा से आगे ले जाया गया, तो उन्होंने पाया कि कुछ अदृश्य भी था, लेकिन ध्यान देने योग्य ताप प्रभाव, विकिरण था।

हर्शल ने अपने प्रयोग में जो विकिरण देखा वह विद्युत चुम्बकीय वर्णक्रम के उस क्षेत्र में था जिसे मानवीय दृष्टि से किसी भी रंग के रूप में नहीं देखा गया था।यह "अदृश्य गर्मी विकिरण" का क्षेत्र था, हालांकि यह निश्चित रूप से विद्युत चुम्बकीय तरंगों के स्पेक्ट्रम में था, लेकिन दृश्य लाल के नीचे।

बाद में, जर्मन भौतिक विज्ञानी थॉमस सीबेक ने थर्मोइलेक्ट्रिकिटी की खोज की, और 1829 में इतालवी भौतिक विज्ञानी नोबिली पहले ज्ञात थर्मोक्यूल्स के आधार पर एक थर्मोपाइल बनाएंगे, जिसका सिद्धांत इस तथ्य पर आधारित होगा कि जब तापमान दो अलग-अलग धातुओं के बीच बदलता है, इनसे बने सर्किट के सिरों पर एक संभावित अंतर उत्पन्न होता है ...

मेलोनी जल्द ही तथाकथित का आविष्कार करेंगे एक थर्मोपाइल (श्रृंखला में स्थापित थर्मोपाइल्स से), और उस पर एक निश्चित तरीके से अवरक्त तरंगों को केंद्रित करके, 9 मीटर की दूरी पर एक ताप स्रोत का पता लगाने में सक्षम होगा।

थर्मोपाइल - अधिक विद्युत शक्ति या शीतलन क्षमता प्राप्त करने के लिए थर्मोएलेमेंट्स का सीरियल कनेक्शन (क्रमशः थर्मोइलेक्ट्रिक या कूलिंग मोड में काम करते समय)।

1880 में सैमुअल लैंगली ने 300 मीटर की दूरी पर गर्मी में एक गाय की खोज की। यह एक बेलोमीटर का उपयोग करके किया जाएगा, जो विद्युत प्रतिरोध में परिवर्तन को मापता है जो कि तापमान में परिवर्तन से जुड़ा हुआ है।

उनके पिता के उत्तराधिकारी, जॉन हर्शल ने 1840 में एक इवापोरोग्राफ का इस्तेमाल किया, जिसके साथ उन्होंने तेल की सबसे पतली फिल्म की विभिन्न गति पर वाष्पीकरण के तंत्र के लिए परावर्तित प्रकाश में पहली अवरक्त छवि प्राप्त की।

आज, थर्मल छवियों के दूरस्थ अधिग्रहण के लिए विशेष उपकरणों का उपयोग किया जाता है - थर्मल इमेजर्स, जो जांच और तत्काल दृश्य के तहत उपकरणों के संपर्क के बिना अवरक्त विकिरण के बारे में जानकारी प्राप्त करने की अनुमति देते हैं। पहले थर्मल इमेजर्स फोटोरेसिस्टिव इन्फ्रारेड सेंसर पर आधारित थे।

1918 तक, अमेरिकन कीज़ फोटोरेसिस्टर्स के साथ प्रयोग कर रहे थे, जहाँ उन्हें फोटॉनों के साथ सीधे संपर्क के कारण संकेत प्राप्त हुए। इस प्रकार, फोटोकंडक्टिविटी के सिद्धांत पर काम करते हुए थर्मल विकिरण का एक संवेदनशील डिटेक्टर बनाया गया था।

आधुनिक दुनिया में आईआर थर्मोग्राफी

युद्ध के वर्षों के दौरान, भारी थर्मल इमेजर्स ने मुख्य रूप से सैन्य उद्देश्यों की पूर्ति की, इसलिए 1940 के बाद थर्मल इमेजिंग तकनीक के विकास में तेजी आई। जर्मनों ने पाया कि फोटोरेसिस्टर रिसीवर को ठंडा करके, आप इसकी विशेषताओं में सुधार कर सकते हैं।

1960 के दशक के बाद, पहला पोर्टेबल थर्मल इमेजर दिखाई दिया, जिसकी मदद से वे इमारतों का निदान करते हैं। वे विश्वसनीय उपकरण थे लेकिन खराब गुणवत्ता वाली छवियों के साथ। 1980 के दशक में, थर्मल इमेजिंग को न केवल उद्योग में, बल्कि चिकित्सा में भी पेश किया जाने लगा। थर्मल कैमरों को एक रेडियोमेट्रिक छवि देने के लिए कैलिब्रेट किया गया था - छवि में सभी बिंदुओं का तापमान।

पहले गैस-कूल्ड थर्मल कैमरों ने कैथोड रे ट्यूब के साथ एक काले और सफेद सीआरटी स्क्रीन पर छवि प्रदर्शित की। तब भी स्क्रीन से चुंबकीय टेप या फोटो पेपर पर रिकॉर्ड करना संभव था। थर्मल कैमरों के सस्ते मॉडल विडिकॉन ट्यूब पर आधारित होते हैं, उन्हें ठंडा करने की आवश्यकता नहीं होती है और वे अधिक कॉम्पैक्ट होते हैं, हालांकि थर्मल इमेजिंग रेडियोमेट्रिक नहीं है।

1990 के दशक तक, मैट्रिक्स इन्फ्रारेड रिसीवर नागरिक उपयोग के लिए उपलब्ध हो गए, जिसमें डिवाइस के लेंस के फोकल प्लेन में स्थापित आयताकार इन्फ्रारेड रिसीवर्स (संवेदनशील पिक्सल) की सरणियाँ शामिल थीं। यह पहले स्कैनिंग IR रिसीवर्स की तुलना में एक महत्वपूर्ण सुधार था।

थर्मल छवियों की गुणवत्ता में सुधार हुआ है और स्थानिक संकल्प में वृद्धि हुई है। औसत आधुनिक मैट्रिक्स थर्मल इमेजर्स में 640 * 480 - 307,200 माइक्रो-आईआर रिसीवर के रिज़ॉल्यूशन वाले रिसीवर होते हैं। व्यावसायिक उपकरणों में उच्च रिज़ॉल्यूशन हो सकता है - 1000 * 1000 से अधिक।

IR मैट्रिक्स तकनीक 2000 के दशक में विकसित हुई। थर्मल इमेजर्स एक लंबी तरंग दैर्ध्य ऑपरेटिंग रेंज के साथ दिखाई दिए हैं - तरंग दैर्ध्य को 8 से 15 माइक्रोन और मध्यम तरंग दैर्ध्य - 2.5 से 6 माइक्रोन से तरंग दैर्ध्य के लिए डिज़ाइन किया गया है। थर्मल इमेजर्स के सबसे अच्छे मॉडल पूरी तरह से रेडियोमेट्रिक हैं, एक इमेज ओवरले फ़ंक्शन और 0.05 डिग्री या उससे कम की संवेदनशीलता है। पिछले 10 वर्षों में, उनके लिए कीमत 10 गुना से भी कम हो गई है, और गुणवत्ता में सुधार हुआ है। सभी आधुनिक मॉडल एक कंप्यूटर के साथ बातचीत कर सकते हैं, डेटा का स्वयं विश्लेषण कर सकते हैं और किसी भी उपयुक्त प्रारूप में सुविधाजनक रिपोर्ट प्रस्तुत कर सकते हैं।

हीट इंसुलेटर

थर्मल आइसोलेटर में कई मानक भाग शामिल हैं: लेंस, डिस्प्ले, इन्फ्रारेड रिसीवर, इलेक्ट्रॉनिक्स, माप नियंत्रण, स्टोरेज डिवाइस। मॉडल के आधार पर विभिन्न भागों की उपस्थिति भिन्न हो सकती है। थर्मल इमेजर निम्नानुसार काम करता है। अवरक्त विकिरण प्रकाशिकी द्वारा रिसीवर पर केंद्रित होता है।

रिसीवर वोल्टेज या चर प्रतिरोध के रूप में एक संकेत उत्पन्न करता है। यह संकेत इलेक्ट्रॉनिक्स को खिलाया जाता है, जो स्क्रीन पर एक छवि - एक थर्मोग्राम - बनाता है।थर्मल इमेजर द्वारा जांच की गई वस्तु की सतह पर गर्मी वितरण की प्रकृति के आधार पर, स्क्रीन पर अलग-अलग रंग इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम के विभिन्न हिस्सों से मेल खाते हैं (प्रत्येक छाया अपने तापमान से मेल खाती है)।

डिस्प्ले आमतौर पर छोटा होता है, इसमें उच्च चमक और कंट्रास्ट होता है, जो आपको विभिन्न प्रकाश स्थितियों में थर्मोग्राम देखने की अनुमति देता है। छवि के अतिरिक्त, प्रदर्शन आमतौर पर अतिरिक्त जानकारी दिखाता है: बैटरी चार्ज स्तर, दिनांक और समय, तापमान, रंग स्केल।

IR रिसीवर एक अर्धचालक सामग्री से बना होता है जो उस पर पड़ने वाली अवरक्त किरणों के प्रभाव में एक विद्युत संकेत उत्पन्न करता है। सिग्नल को इलेक्ट्रॉनिक्स द्वारा संसाधित किया जाता है जो डिस्प्ले पर एक छवि बनाता है।

नियंत्रण के लिए, ऐसे बटन हैं जो आपको मापा तापमान की सीमा बदलने, रंग पैलेट, परावर्तकता और पृष्ठभूमि उत्सर्जन को समायोजित करने के साथ-साथ छवियों और रिपोर्टों को सहेजने की अनुमति देते हैं।

डिजिटल छवि और रिपोर्ट फ़ाइलें आमतौर पर मेमोरी कार्ड में सहेजी जाती हैं। कुछ थर्मल इमेजर्स में दृश्य स्पेक्ट्रम में आवाज और यहां तक ​​कि वीडियो रिकॉर्ड करने का कार्य होता है। थर्मल इमेजिंग कैमरे को संचालित करते समय सहेजे गए सभी डिजिटल डेटा को कंप्यूटर पर देखा जा सकता है और थर्मल इमेजिंग कैमरे के साथ आपूर्ति किए गए सॉफ़्टवेयर का उपयोग करके विश्लेषण किया जा सकता है।

यह सभी देखें:विद्युत उपकरणों के संचालन के दौरान गैर-संपर्क तापमान माप