بيرومتر الفتيل المختفي Disappearing Filament Pyrometer

الوسوم:

 

مقدمة

البيرومتر ذو الفتيل المختفي Disappearing Filament Pyrometer هو بيرومتر بصري Optical Pyrometer ، يتم فيه قياس درجة حرارة الجسم المتوهج المتوهج عن طريق مقارنته بضوء ناتج عن فتيل ساخن. تم اختراعه بشكل مستقل في عام 1901 من قبل لودفيج هولبورن Ludwig Holborn وفرديناند كورلبوم Ferdinand Kurlbaum في ألمانيا وإيفريت فليت مورس Everett Fleet Morse في الولايات المتحدة ، كان أول جهاز يمكنه قياس درجات الحرارة فوق 1000 درجة مئوية. تم استخدام البيرومترات ذات الفتيل المختفي لقياس درجات الحرارة بين حوالي 600 درجة مئوية و 3000 درجة مئوية. تستخدم على نطاق واسع في صناعات الصلب والسيراميك وكذلك في الأبحاث ، وقد تم استبدالها تقريبًا بالكامل بمقاييس البيرومتر الإلكترونية ذات النطاق الطيفي Electronic Spectral-Band Pyrometers .

.

بيرومتر الفتيل المختفي Disappearing Filament Pyrometer

 

من المعروف أنه عندما يتم تسخين جسم ، ويصل إلى درجة حرارة معينة ، فإن لونه يبدأ بالاحمرار ، ثم مع ارتفاع درجة الحرارة يصل الجسم إلى درجة التوهج. وهذا يعني أنّ درجة الحرارة تتحكم في طول الموجة الضوئية التي يشعها الجسم إذ تقصر أطوال الموجات المنبعثة كلما ارتفعت درجة الحرارة. لذا يؤخذ أخلاف اللون Colour Variation مع زيادة درجة الحرارة كمؤشر لدرجة الحرارة Index of Temperature .

 

يستفاد من هذه الخاصية الفيزيائية في قياس درجات الحرارة العالية كما هو الحال في الأفران ومواقد المصانع ، ويسمى الجهاز البيرومتر الضوئي Optical Pyrometer أو بيرومتر الفتيل المختفي Disappearing Filament Pyrometer .

 

يتكون البيرومتر الضوئي Optical Pyrometer من تلسكوب Telescope يحتوي علي عدسة شيئية Objective Lens يليها شاشة امتصاص Absorption Screen لزيادة مدي Range درجة الحرارة التي يمكن قياسها بواسطة الجهاز، ثم مصباح كهربائي صغير (مصباح درجة الحرارة المرجعية Reference Temperature Lamp) وهو مصباح فتيلي Filament Lamp ، ثم مرشح ضوئي أحمر اللون Red Filter يسمح فقط بنطاق ضيق من الطول الموجي يبلغ حوالي 0.65 mui ، هذا يقلل من الأخطاء بسبب الهدف Target والفتيل Filament اللذان لا يحتويان على أطياف انبعاث متطابقة ، أما بالنسبة للأجسام شديدة السخونة ، يمكن استخدام مرشحات إضافية لحماية العين من الضوء الزائد.

 

مكونات بيرومتر الفتيل المختفي Disappearing Filament Pyrometer .

 

ثم العدسة العينة Eye-Piece المثبتة في الطرف الآخر لأنبوب التلسكوب والمواجهة للشخص الراصد Observer لدرجة الحرارة.
يتصل المصباح الفتيلي Filament Lamp بدائرة كهربائية تحتوي علي بطارية Battery وأميتر Ammeter (لقياس التيار الكهربي Current) ومقاومة متغيرة Rheostat كما هو موضح في الشكل السابق.

.

فكرة العمل Operation

 

عند قياس حرارة جسم ما، يتم تركيز الإشعاع القادم من الجسم علي فتيل المصباح ، أي تتجمع الأشعة الساقطة من الجسم الساخن عند بؤرة التلسكوب، حيث يوجد عند تلك البؤرة المصباح الفتيلي Filament Lamp ، وعند النظر إلى الجسم الساخن من خلال التلسكوب Telescope يظهر مجال الرؤية مضيئاً باللون الأحمر بسبب وجود المرشح ذي اللون الأحمر Red Filter . أما فتيل Filament المصباح الكهربائي فإنه يظهر كخط معتم في مجال الرؤية. ولرؤية الفتيل بشكل كبير وواضح يتم ضبط العدسة العينية Eye Piece .

 

عندما نقوم بتمرير تيار كهربائي في فتيل المصباح Filament ، ونزيد شدته بالتدريج باستخدام المقاومة الكهربائية المتغيرة Rheostat ، فإن الفتيل يبدأ في التوهج إلى أن يبلغ درجة حرارة تتعذر فيها تماماً رؤية الفتيل ، ويحدث هذا عندما تصبح درجة حرارة الفتيل مساوية تماماً لدرجة حرارة الجسم الساخن. أما إذا تجاوزنا هذا الوضع بزيادة شدة التيار ، فإن الفتيل يظهر كخط مضيء ، وليس كخط معتم كما كان حاله في البداية. وتعتمد دقة الأداة إلى حد ما على المشغل.

 

فكرة العمل

 

ويعاير البيرومتر الضوئي Optical Pyrometer لكي يعطي قراءات مباشرة لدرجات الحرارة بواسطة استخدام درجات حرارة معيارية لأجسام ساخنة ، ويتم تدريج الأميتر Ammeter في الدائرة الكهربائية لكي يعطي قراءة مباشرة لدرجة حرارة الجسم الساخن المراد قياس درجة حرارته.

.

تطبيقات البيرومتر الضوئي Applications of optical pyrometer

 

  • تستخدم البيرومترات الضوئية Optical Pyrometers لقياس الحرارة عند صعوبة الاقتراب أو عمل تلامس مع الجسم الساخن.

 

  • تستخدم البيرومترات الضوئية Optical Pyrometers لقياس درجة حرارة المعادن المنصهرة أو المواد الساخنة.

 

  • تستخدم البيرومترات الضوئية Optical Pyrometers لقياس درجة حرارة الأفران والأجسام الساخنة.

 

  • يتم استخدامه لقياس درجة الحرارة في البيئات المسببة للتآكل.

.

مزايا البيرومتر الضوئي Optical Pyrometer

 

  • إمكانية حرارة الأجسام ذات درجة الحرارة العالية جدا.

 

  • لا يلزم وجود تلامس مادي بين أداة القياس والجسم لقياس درجة حرارته.

 

  • دقة عالية + أو – 5 درجة مئوية.

 

  • شريطة الحصول على صورة مناسبة الحجم لمصدر درجة الحرارة في الجهاز ، لا يهم المسافة بين الجهاز ومصدر درجة الحرارة.

 

  • الأداة سهلة التشغيل.

 

  • سريع الاستجابة Fast Response .

 

  • تكلفة معتدلة Moderate Cost .

.

قيود البيرومتر الضوئي Limitations of the Optical Pyrometer

 

  • غير مناسب لقياس درجة الحرارة المنخفضة الأقل من 600 درجة مئوية.

 

  • يتم ضبط درجة حرارة المصباح القياسية يدويًا. لذلك ، قد يحدث بعض الخطأ في القياس.

 

  • نظرًا لأنه يتم تشغيله يدويًا ، فلا يمكن استخدامه لغرض المراقبة والتحكم المستمر.

 

  • انبعاثية Emissivity المادة المستهدفة تؤثر على القياسات.

.

للمزيد ولتحميل المقال في صورة ملف PDF : من هنا

.

مراجع

 

1- كتاب الفيزياء العامة للجامعات – د. خضر الشيباني.- د. أسامة العاني .

 

2- Optical Pyrometer ( Disappearing filament Type) – instrumentationandcontrollers

3- Disappearing-filament Pyrometer – wikipedia

*

اضغط هنا لتتابع صفحتنا علي الفيس بوك أو

*****************************

مواضيع ذات صلة

 

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

الوسوم:

**************************************

ملاحظة

  • إذا كان لديك مقالة تريد نشرها أو لديك تعديل أو اقتراح جيد ، فمن فضلك سجل اقتراحك في تعليق علي الموضوع .
  • أو راسلنا علي البريد التالي لنشر مقال خاص بك : info@inst-sim.com

مكتبة محاكاة الأجهزة

أترك تعليق