ინფრაწითელი ტემპერატურის სენსორი: პრინციპი, მახასიათებლები და გამოყენება

ინფრაწითელი ტემპერატურის სენსორის შესავალი
ინფრაწითელი ტემპერატურის სენსორი არის უკონტაქტო სენსორი, რომელიც იყენებს ობიექტის მიერ გამოყოფილი ინფრაწითელი გამოსხივების ენერგიას ზედაპირის ტემპერატურის გასაზომად. მისი ძირითადი პრინციპი ეფუძნება სტეფან-ბოლცმანის კანონს: ყველა ობიექტი, რომლის ტემპერატურა აბსოლუტურ ნულზე მეტია, ასხივებს ინფრაწითელ სხივებს, ხოლო გამოსხივების ინტენსივობა პროპორციულია ობიექტის ზედაპირის ტემპერატურის მეოთხე ხარისხთან. სენსორი გარდაქმნის მიღებულ ინფრაწითელ გამოსხივებას ელექტრულ სიგნალად ჩაშენებული თერმოპილის ან პიროელექტრული დეტექტორის მეშვეობით და შემდეგ ითვლის ტემპერატურის მნიშვნელობას ალგორითმის მეშვეობით.

ტექნიკური მახასიათებლები:
უკონტაქტო გაზომვა: არ არის საჭირო გაზომილ ობიექტთან შეხება, რაც თავიდან აიცილებს დაბინძურებას ან მაღალი ტემპერატურისა და მოძრავი სამიზნეების ჩარევას.

სწრაფი რეაგირების სიჩქარე: მილიწამიანი რეაგირება, შესაფერისია დინამიური ტემპერატურის მონიტორინგისთვის.

ფართო დიაპაზონი: ტიპიური დაფარვის დიაპაზონი -50℃-დან 3000℃-მდე (სხვადასხვა მოდელები მნიშვნელოვნად განსხვავდება).

ძლიერი ადაპტირება: შეიძლება გამოყენებულ იქნას ვაკუუმში, კოროზიულ გარემოში ან ელექტრომაგნიტური ჩარევის სცენარებში.

ძირითადი ტექნიკური ინდიკატორები
გაზომვის სიზუსტე: ±1% ან ±1.5℃ (მაღალი დონის სამრეწველო კლასის შეუძლია მიაღწიოს ±0.3℃-ს)

ემისიის რეგულირება: მხარს უჭერს 0.1~1.0 რეგულირებას (კალიბრირებულია სხვადასხვა მასალის ზედაპირებისთვის)

ოპტიკური გარჩევადობა: მაგალითად, 30:1 ნიშნავს, რომ 1 სმ დიამეტრის ფართობის გაზომვა შესაძლებელია 30 სმ მანძილზე.

რეაგირების ტალღის სიგრძე: საერთო 8~14μm (შესაფერისი ნორმალური ტემპერატურის ობიექტებისთვის), მოკლე ტალღის ტიპი გამოიყენება მაღალი ტემპერატურის აღმოსაჩენად.

ტიპიური გამოყენების შემთხვევები
1. სამრეწველო აღჭურვილობის პროგნოზირებადი ტექნიკური მომსახურება
გარკვეულმა ავტომობილების მწარმოებელმა ძრავის საკისრებზე დაამონტაჟა MLX90614 ინფრაწითელი მასივის სენსორები და გაუმართაობის პროგნოზირება მოახდინა საკისრების ტემპერატურის ცვლილებების მუდმივი მონიტორინგითა და ხელოვნური ინტელექტის ალგორითმების კომბინაციით. პრაქტიკული მონაცემები აჩვენებს, რომ საკისრების გადახურების შესახებ 72 საათით ადრე გაფრთხილებამ შეიძლება შეამციროს გათიშვის დროს დანაკარგები წელიწადში 230,000 აშშ დოლარით.

2. სამედიცინო ტემპერატურის სკრინინგის სისტემა
2020 წლის COVID-19 პანდემიის დროს, საავადმყოფოების სასწრაფო შესასვლელებთან განთავსდა FLIR T სერიის თერმული ვიზუალიზაციის მოწყობილობები, რომლებმაც წამში 20 ადამიანის ტემპერატურის ანომალიური სკრინინგი განახორციელეს, ტემპერატურის გაზომვის შეცდომით ≤0.3℃ და სახის ამოცნობის ტექნოლოგიასთან ერთად პერსონალის ტემპერატურის ანომალიური ტრაექტორიის თვალყურის დევნების მიზნით.

3. ჭკვიანი სახლის ტექნიკის ტემპერატურის კონტროლი
მაღალი კლასის ინდუქციური ქურა აღჭურვილია Melexis MLX90621 ინფრაწითელი სენსორით, რათა რეალურ დროში აკონტროლოს ქვაბის ძირის ტემპერატურის განაწილება. როდესაც ადგილობრივი გადახურება (მაგალითად, ცარიელი ღუმელის წვა) დაფიქსირდება, სიმძლავრე ავტომატურად მცირდება. ტრადიციულ თერმოწყვილთან შედარებით, ტემპერატურის კონტროლის რეაგირების სიჩქარე 5-ჯერ იზრდება.

4. სასოფლო-სამეურნეო ზუსტი სარწყავი სისტემა
ისრაელში ერთ-ერთი ფერმა იყენებს Heimann HTPA32x32 ინფრაწითელ თერმულ ვიზუალიზატორს, რათა აკონტროლოს კულტურული საფარის ტემპერატურა და ააშენოს ტრანსპირაციის მოდელი გარემო პარამეტრების საფუძველზე. სისტემა ავტომატურად არეგულირებს წვეთოვანი მორწყვის მოცულობას, რაც ვენახში წყლის 38%-ს ზოგავს და წარმოებას 15%-ით ზრდის.

5. ენერგოსისტემების ონლაინ მონიტორინგი
სახელმწიფო ქსელი მაღალი ძაბვის ქვესადგურებში განათავსებს Optris PI სერიის ონლაინ ინფრაწითელ თერმომეტრებს, რათა 24 საათის განმავლობაში აკონტროლოს ისეთი ძირითადი ნაწილების ტემპერატურა, როგორიცაა სალტეების შეერთებები და იზოლატორები. 2022 წელს, ქვესადგურმა წარმატებით გააფრთხილა 110 კვ გათიშვის ცუდი კონტაქტის შესახებ, რითაც თავიდან აიცილა რეგიონალური ელექტროენერგიის გათიშვა.

ინოვაციური განვითარების ტენდენციები
მრავალსპექტრული შერწყმის ტექნოლოგია: ინფრაწითელი ტემპერატურის გაზომვისა და ხილული სინათლის გამოსახულების შერწყმა რთულ სცენარებში სამიზნის ამოცნობის შესაძლებლობების გასაუმჯობესებლად.

ხელოვნური ინტელექტის ტემპერატურის ველის ანალიზი: ტემპერატურის განაწილების მახასიათებლების ანალიზი ღრმა სწავლების საფუძველზე, როგორიცაა სამედიცინო სფეროში ანთებითი უბნების ავტომატური მარკირება.

MEMS მინიატურიზაცია: AMS-ის მიერ გამოშვებული AS6221 სენსორი მხოლოდ 1.5×1.5 მმ ზომისაა და მისი ჩასმა შესაძლებელია ჭკვიან საათებში კანის ტემპერატურის მონიტორინგისთვის.

უსადენო „საგნების ინტერნეტის“ ინტეგრაცია: LoRaWAN პროტოკოლის ინფრაწითელი ტემპერატურის საზომი კვანძები კილომეტრის დონის დისტანციურ მონიტორინგს უზრუნველყოფენ, რაც ნავთობსადენის მონიტორინგისთვისაა შესაფერისი.

შერჩევის შემოთავაზებები
საკვების გადამამუშავებელი ხაზი: უპირატესობა მიანიჭეთ IP67 დაცვის დონის და <100 მილიწამიანი რეაგირების დროის მქონე მოდელებს.

ლაბორატორიული კვლევა: ყურადღება მიაქციეთ 0.01℃ ტემპერატურის გარჩევადობას და მონაცემთა გამომავალ ინტერფეისს (მაგალითად, USB/I2C)

ხანძარსაწინააღმდეგო გამოყენების სფეროები: შეარჩიეთ აფეთქებისადმი მდგრადი სენსორები 600℃-ზე მეტი დიაპაზონით, რომლებიც აღჭურვილია კვამლის შეღწევადობის ფილტრებით.

5G და Edge Computing ტექნოლოგიების პოპულარიზაციასთან ერთად, ინფრაწითელი ტემპერატურის სენსორები ერთჯერადი საზომი ინსტრუმენტებიდან ინტელექტუალურ სენსორულ კვანძებად ვითარდება, რაც უფრო დიდ გამოყენების პოტენციალს ავლენს ისეთ სფეროებში, როგორიცაა ინდუსტრია 4.0 და ჭკვიანი ქალაქები.