Harorat o‘lchashning lyuminissent usuli

Harorat o‘lchashning lyuminissent usuli Haroratlar o‘lchashning lyuminessent usullari negizida ba’zi bir lyuminoforlarni
lyuminessent nurlanish jadalliklarini haroratga bog‘liqligi yotadi. Ular haroratni o‘lchovchi turli
xildagi datchiklarda va termoqoplamalarda qo‘llaniladi.
Zamonaviy tola - optik datchiklar laboratoriya va sanoat ob’ektlarida ko‘pgina tavsiflarni
o‘lchashga imkon beradi, shu jumladan haroratni ham. Ulardan foydalanishning etarlicha
qiyinligiga qaramay, u bunga o‘xshash datchiklardan amaliyotda qo‘llashda bir qancha
ustunliklarga ega:
-induksionsizligi (ya’ni, elektrmagnit ta’sirga duchor bo‘lmasligi); datchiklarni kichik
o‘lchamlari, elastikligi, mexanik jihatdan pishiqligi, zanglashga yuqori bardoshliligi va hokazolar.
1.
Issiqlik nurlanishi negizidagi datchik . Harorat o‘lchash uchun qurilma sifatida issiqlik
nurlanishi
negizidagi
tolali-optik
datchiklardan
foydalaniladi,
ularni
mazmun-mohiyati
quyidagilardan iborat: O‘rganilayotgan ob’ekt 0 K dan katta haroratlarda, atomlar va
molekulalarni issiqlik tebranishlari oqibatida issiqlik nurlanishlarini chiqaradi.
Nurlanish energiyasi haroratni yuqorilashishi bilan ortib boradi, maksimal nurlangan
to‘lqinlar uzunligi esa kamayadi. O‘ziga xos ravishda, haroratni aniqlash uchun to‘lqin
uzunliklarida yoki to‘lqinlar diapozonida qora jismni qayd etilgan issiqlik nurlanishi energiyasi
uchun Plank formulasidan foydalanish mumkin.
Ushbu uslubni asosiy ustivorligi bo‘lib yuqori haroratlarni kontaktsiz (tegmasdan) o‘lchash
imkoniyatlari mavjud. O‘lchanayotgan haroratni diapozonlariga qarab yorug‘lik detektorlari va
optik tolalar tanlanadi. Tolali-optik datchiklar uchun harorat o‘lchash oblastlari 400
o
S dan 2000
o
S
oraliqlarda yotadi. Infraqizil nurlarga mo‘ljallangan, to‘lqinlar uzunligi 2 mkm va undan ortiq
bo‘lgan optik tolalardan foydalanishda o‘lchashlarni yana ham pastroq haroratlarda amalga
oshirish mumkin.
2.
YArimo‘tkazgichlar yorug‘ligini yutishga asoslangan datchik . YAna ba’zi bir yarim
o‘tkazgichlarni optik xossalariga asoslangan tolali-optik datchiklar ham ma’lum.
Foydalanlayotgan yarimo‘tkazgich optik yutilish spektrini chegaralangan to‘lqin uzunligiga ega.
To‘lqin uzunligi o‘tkazuvchinikiga qaraganda qisqa bo‘lgan yorug‘lik uchun yutilish kuchayadi,
bunda haroratni ortib borishi bilan chegaralangan to‘lqin uzunliklari ko‘proq uzunliklardagi
to‘lqinlar ( nm/K yaqin) tomonga siljiydi. YArim o‘tkazgich kristallga yutilish spektrini
ko‘rsatilgan chegaralari chekkalaridagi nurlanish spektri bo‘lgan yorug‘lik manbaidan nur
berilganda, datchikni yorug‘lik sezuvchan qismi orqali o‘tuvchi yorug‘likning jadalliklari haroratni
ortishi bilan pasayadi. Detektorni chiqarish signali bo‘yicha, ko‘rsatilgan usulda haroratni qayd
etish mumkin.
Ushbu uslubdan foydalanib ±0,5°S xatoliklarida 30°S dan 300°S gacha oraliqlardagi
haroratni o‘lchash mumkin.
150
3.
Fluoressensiya asosidagi datchik . Ushbu datchik quyidagi yo‘sinda qurilgan. Optik tolani
qisqa yon tomonining yorug‘lik sezuvchi qismiga fluoressent maxsul kiritilgan. Optik tolalar
keltirib chiqargan ultra binafsha nurlar ta’sirida vujudga kelgan fluoressent nurlanishlar xuddi shu
tolalar bilan qabul qilinadi. Haroratga xos signal haroratga kuchli qaram bo‘lgan to‘lqin
uzunliklari signali uchun fluoressent nurlanish jadalliklari qiymatlarini boshqa to‘lqin uzunlikdagi,
haroratga kam bog‘liq bo‘lgan signal jadalliklariga nisbatlarini hisoblab chiqish yo‘li bilan
namoyon etiladi.
Bunday datchiklar bilan haroratni o‘lchash oblastlari ±0,1°S xatoliklarda 50°S dan 200°S
gacha oraliqlarda bo‘ladi. Tolali-optik datchiklardan foydalanish o‘zining barcha jalb qiluvchanlik
xususiyatlariga qaramay, faqatgina ob’ektdagi maxalliy nuqtaning haroratini o‘lchashga imkon
beradi va bu uni qo‘llash sohasini bir qancha toraytiradi.
Issiqlikning elektromagnit nurlanish bo‘yicha haroratni o‘lchovchi va foydalanish uchun
qulay shaklda ma’lumot taqdim etuvchi asbob pirometr deb aytiladi. Radiatsion pirometriya
usullaridan foydalanuvchi infraqizil pirometrlar nurlanish pirometrlari ichida eng keng tarqalgan
pirometrlar hisoblanadi (boshqacha nomlari — infraqizil termometr yoki infraqizil radiometr).
Konstruktiv jixatdan bunday pirometr, pirometrik uzaytirgichlarni hamda analogli va raqamli
ma’lumotlarni aks ettiruvchi qurilmani o‘zida mujassam etadi. Infraqizil pirometrlarni ishlash
prinsipi ob’ektdagi spektrni infraqizil qismidan chiquvchi elektromagnit nurlanishlar
amplitudasining mutlaq qiymatlarini o‘lchashga hamda uni keyinchalik uni o‘lchangan qiymatini
haroratga qayta hosil qilishga asoslangan. Optik vidioizlovchisi bo‘lgan bunday pirometrni sxemasi
2.2-rasmda tasvirlangan.
Optik tizimda fokuslashtirilgan issiqlik nuri datchikga tushadi (birlamchi pirometrik
o‘zgartirgich), natijada chiqishda o‘lchash ob’ektining harorati qiymatiga proporsional bo‘lgan
elektrik signal hosil bo‘ladi. Ushbu signal elektron o‘zgartirgich orqali o‘tadi (ikkilamchi
pirometrik o‘zgartirgich), o‘lchash-hisoblash qurilmasiga tushadi va unda ishlov beriladi. Natija
displeyda namoyon bo‘ladi. Ob’ektni aniq haroratini olish uchun foydalanuvchiga faqat asbobni
ulash, uni o‘lchash ob’ektiga olib borish va tugmani bosish lozim bo‘ladi. O‘lchashni amalda
istalgan masofadan turib o‘tkazish mumkin, zamonaviy pirometrlarni o‘lchash masofasini uzoqligi
faqat o‘lchanadiga dog‘ni yuzasi va muxitni shaffofligi bilan chegaralanadi. Pirometrlarni asosiy
texnik tavsiflariga quyidagilar kiradi:
- optik xal etish (optik xal etishi 2 dan 600± 1 bo‘lgan modellari mavjud);
- o‘lchanadigan haroratni diapazoni (max ot -50 dan 4000° C yoki kamroq);
-o‘lchanadigan xal etish — 1 yoki 0,1° C;
- aniqlik darajasi (optimal bo‘lgani ± 1,5%);
2.2-rasm. Pirometr qurilmasi: 1 — o‘lchash ob’ekti; 2 —issiqlik nurlanishi; 3 — optik tizim; 4 —
oyna; 5 — vidoizlovchi; 6 — vidoizlovchini o‘qi; 7 — o‘lchash-hisoblash qurilmasi; 8 — korpus; 9
— elektron o‘zgartirgich; 10 — tugma; 11 — datchik.
151
- tezkor harakatlanish (u zamonavitylarda juda yuqori — 1 sekunddan kamroq);
- nurlanish koeffitsienti — o‘zgaruvchan yoxud qayd etilgan;
- mo‘ljalga olish uslubi — optik yoxud lazerli nishon.
Ushbu tavsiflarni batafsilroq ko‘rib chiqamiz.