hirdetés
hirdetés

Termodinamika

Bolométer, hő pixelek és kvantum kutak

Módszerek a hőmérséklet érintés nélküli és „optikai” mérésére – kevésbé ismert termográfiai eljárásokat mutatunk be.

hirdetés

A hőmérőkamerákkal végzett hőmérsékletmérés egyik fő előnye, hogy tömegmegfigyelésre is alkalmas. Az eljárás érintésmentes, csupán néhány másodpercig tart, és automatizálható. Ez azt jelenti, hogy alkalmazható repülőtereken, határátkelőknél vagy más „zsilip” helyzetekben anélkül, hogy a mozgási szabadságot jelentősen korlátoznák, vagy hogy nagyszámú embernek kellene hosszadalmas eljárásokon átesnie.

Az emberi arcon a szemhéj belső sarka a legalkalmasabb hely a gyors és viszonylag megbízható hőmérsékletméréshez. Ellentétben például a homlokkal, amely az izzadás következtében jelentősen lehűlhet, a szem sarkában a hőmérséklet rendkívül állandó és a test felszíne által kibocsátott infravörös sugárzás segítségével meg is határozható. A legtöbb hőkamera ezt a sugárzást a normál digitális fényképezőgépekhez hasonló módon rögzíti, akár egymillió pixeles képérzékelővel. Minden pixel egy apró bolométer, egy néhány négyzet mikrométeres hőmérő. 10 milliszekundumnál kevesebb időbe telik, amíg a hősugárzás a mindössze 150 nanométer vékony bolométert az objektum hőmérséklete és a bolométer saját hőmérséklete közötti hőmérséklet-különbség körülbelül egyötödével felmelegíti. Ezen értékek összegével kiszámítják a rögzített felület hőmérsékleti profilját. Vizuálisan megjelenítve ez termikus képet ad a megszokott színárnyékolással – minél világosabb a szín, annál magasabb a hőmérséklet.

Hő pixelek és kvantum kutak

A bolométeren kívül más módszerek is léteznek a hőmérséklet érintés nélküli és „optikai” mérésére. Bizonyos szenzortípusok például a sugárzás hullámhosszát érzékelik, és ennek segítségével határozzák meg a hőmérsékletet. A bolométereket és a hullámhossz detektálást nem csak emberek klinikai hőmérsékletének mérésére használják. Egy másik elterjedt alkalmazás az épületeken található hőhidak felkutatása. A színes hőkép azonnal jelzi, hogy hol szökik el a hő – illetve légkondicionált épületek esetén a hűvös. A termográfia egy kevésbé ismert, mégis elterjedt alkalmazása a minőségellenőrzés. Lehet szó fémről, műanyagról, vagy üvegről, a hőkezelési lépések során pontosan beállított hőmérséklet gyakran döntő tényező a termék minőségében. Éppen ezért az olyan folyamatokat, mint a forró hengerlés, a laminálás vagy az üveg edzése gyakran hőkamerák segítségével monitorozzák A napelemek esetében a termográfia strukturális károsodásokat tár fel a nem energiahatékony „forró pontok” kimutatásával. A termográfia a biztonságtechnikában is kulcsszerepet játszik. A termikus szkennelés láthatóvá teheti például a túlmelegedett alkatrészeket, még mielőtt azok kritikus állapotba kerülnének.

Bolométer 
A bolométer olyan készülék, amely a beeső elektromágneses sugárzás erejét méri egy hőmérséklettől függő elektromos ellenállású anyag melegítésével.

A légkör- és űrkutatás során egy teljesen más eljárást alkalmaznak: a kvantumkút infravörös fotodetektorát (QWIP), ami egy rendkívül vékony félvezető anyag váltakozó rétegeiből áll, és a kvantumhatás elvén működik. A rétegek lekorlátozzák azokat a kvantummechanikai állapotokat, amelyekben egy részecske feltételezhetően megtalálható. A beérkező infravörös hullámok befolyásolják az állapotot, ebből pedig sokatmondó képeket nyerhetünk ki. Ezeket a képeket rendkívül nagy felbontású „színek” jellemzik. Vannak olyan eszközök is, amelyek nem a rendelkezésre álló hősugárzást, hanem aktív megvilágítást használnak. Az infravörös fényforrás ugyanúgy világítja meg a megfigyelt objektumot, mint egy szokásos fényképészeti lámpa – a hőkamera éjjellátó eszközzé válik. Ezt a módszert alkalmazzák például a sötét helyiségekben folytatott terrorelhárítási műveletekben. Az infravörös fény láthatatlan marad a megcélzott egyének számára.

Motorizált mozgatású optika

Függetlenül attól, hogy melyik eljárást alkalmazzák, az elektromágneses hullámokat mindegyik esetben „össze kell gyűjteni”, kötegelni és irányítani kell a méréshez és a képalkotáshoz. Ez lényegében ugyanúgy történik, mint a hagyományos, látható fényben történő fényképezésnél. Ugyanazokat az optikai elemeket használják: a fókuszáláshoz és nagyításhoz objektíveket mozgatnak, beállítják a rekeszértéket, pozícionálják a szűrőket és működtetik a zárakat. A széles körben használt bolométer esetében a termikus pixeleket emellett rövid időközönként újra kell kalibrálni, hogy az azonos hőmérsékletű pontok azonos fényerővel bírjanak a képen. Erre a célra a legtöbb eszköz fekete zárat használ, amelyet automatikusan az érzékelő elé mozgatnak annak érdekében, hogy az összes pixelt azonos értékre kalibrálja. Minél gyorsabban mozog a zár, annál rövidebb az az idő, amely alatt a mérés nem hajtható végre. A fókuszálás és a zoomolás érdekében az optikai eszközöket gyakran szerelik fel az SR-sorozat nemesfém-kommutált DC mikromotorjaival. Ezáltal minimális helyigénnyel rendkívül magas teljesítményértékek elérésére válnak képessé. 8-10 milliméter átmérőjű motorokat használnak olyan esetekben, amikor a meghajtásnak egy ívpercnyi mikrolencsébe kell beleférnie. Az ADM0620-típusú léptetőmotorok például egy integrált vezetőcsavarral kombinálva ideálisak a szűrők és a zárak mozgatásához. A FAULHABER emellett a motorok széles választékát, valamint a megfelelő hajtóműfejeket, kódolókat és egyéb kiegészítőket is kínál. Csaknem minden alkalmazáshoz képesek optimális megoldást nyújtani. A meghajtó alkatrészei számos hagyományos optikai eszközben megtalálhatók, ahol évek óta sikeresen alkalmazzák azokat. Ez a pásztázó/billentő tartókra szerelt kamerák automatikus, motoros beállítására is vonatkozik. A FAULHABER kompakt és alacsony rezgésű léptetőmotorjai különösen alkalmasak az ilyen alkalmazásokhoz.

(forrás: Faulhaber)
hirdetés
Ha hozzá kíván szólni, jelentkezzen be!
 
hirdetés
hirdetés
hirdetés

Kiadónk társoldalai

hirdetés
hirdetés
hirdetés
hirdetés