آشنایی با ترموگراف و کاربرد آن در صنعت
برای شناخت ترموگراف (Thermograph) باید بدانیم که ترموگرافی شاخه‌ای از علم تصویربرداری حرارتی است که شامل ترموگرافی مادون قرمز (IRT)، تصویربرداری حرارتی و فیلم حرارتی است. این روش با استفاده از دوربین‌های ترموگرافی برای تشخیص تشعشعات در ناحیه مادون قرمز طویل طیف الکترومغناطیسی (حدود 9000 تا 14000 نانومتر یا 9 تا 14 میکرومتر) تصاویری از این تشعشعات حرارتی به نام ترموگرام می‌گیرد. اگر می‌خواهید درباره ترموگراف و ترموگرافی بیشتر بدانید با مقاله امروز سپیانی همراه باشید.
حتما بخوانید: دوربین حرارتی چیست؟ کاربرد آن
گروه صنعتی سپیانی فعال در زمینه اتوماسیون صنعتی زیمنس، اتوماسیون صنعتی اشنایدر و اتوماسیون صنعتی سایمون از اینکه در ادامه ما را همراهی میکنید سپاسگزار است.
طرز کار ترموگراف چگونه است؟
طبق قانون تشعشعات جسم سیاه، هر جسمی که گرمتر از صفر مطلق باشد تشعشع مادون قرمز تولید می‌کند. که استفاده از ترموگرافی را برای “دیدن” بدون نور مرئی با اندازه‌گیری تغییرات دما امکان پذیر می‌کند. ترموگرافی می‌تواند نوسانات محدوده دما را بخواند زیرا با افزایش دمای جسم، میزان تشعشعات آن نیز افزایش می‌یابد. ترموگراف برای دوربین‌های نظارتی و ارتش مفید است. زیرا چیزهای گرم در پس زمینه‌های خنک‌تر بدون توجه به زمان روز خودنمایی می‌کنند. در زمینه پزشکی، ترموگرافی بطور گسترده‌ای استفاده می‌شود، به‌ویژه در ابزارهایی مانند دماسنج مادون قرمز.
جذب تشعشع بعنوان جذب شناخته می‌شود. در حالی که ظرفیت یک جسم برای انتشار تشعشع بعنوان گسیل شناخته می‌شود. تشعشعات فروسرخ توسط سطوحی مانند سطوح فلزی منعکس می‌شود. این بدان معناست که انرژی ساطع شده از محیط و انعکاس آن توسط سطح چشمی نیز توسط دوربین‌های حرارتی شناسایی خواهد شد.
انرژی که اجسام شفاف منتقل می‌کنند و از آن عبور می‌کنند نیز باید توسط دوربین در نظر گرفته شود. برای تولید یک ترموگرام صحیح، کنترل‌های انتشار این انتقالات و بازتاب‌ها را در نظر می‌گیرند. ترموگرام ایجاد شده توسط یک تصویرگر حرارتی همچنین اثرات خارجی مانند خنک شدن باد را در نظر می‌گیرد و اغلب به صورت JPEG نشان داده می‌شود.
حتما بخوانید: دیتالاگر چیست؟ کاربرد آن
انواع ترموگراف کدامند؟
ترموگراف را می‌توان به دو صورت غیرفعال و فعال تقسیم کرد. در حالی که ترموگراف فعال مستلزم گرم کردن سطح یک جسم و سپس مشاهده گرما در هنگام سرد شدن است، ترموگراف غیرفعال از دمای محیط جسم برای ایجاد تصویر استفاده می‌کند. ترموگراف فعال از تفاوت در نرخ فروپاشی دما برای آشکار کردن عیوب مواد استفاده می‌کند.
- ترموگراف پالسی
- گرمایش پله‌ای
- ترموگرافی قفلی
- ترموگرف ارتعاشی
تنها تعدادی از تکنیک‌های آزمایشی هستند که در ترموگرافی فعال برای اعمال انرژی به ماده مورد بررسی استفاده می‌شوند.
ترموگرافی یک تکنیک تست غیر مخرب (NDT) است که در مهندسی برای یافتن گسل‌های ساختاری در هوافضا، دفاع و بسیاری از صنایع دیگر استفاده می‌شود. این روش تست غیر مخرب (NDT) می‌تواند مناطق وسیع را بازرسی کند و می‌تواند عیوبی مانند خوردگی، ترک خوردگی، لایه لایه شدن، گسستگی، انتشار، آسیب ضربه، نفوذ رطوبت، تخلخل، نازک شدن دیواره سیستمیک و حفره‌ها را آشکار کند. از آنجایی که اکثر قطعات معیوب افزایش دما را نشان می‌دهند که دوربین می‌تواند آن را تشخیص دهد. می‌توان از آن برای بازرسی تجهیزات مکانیکی و الکتریکی نیز استفاده کرد.
تاریخچه ترموگراف در محیط صنعتی
در محیط صنعتی، تشخیص گرما برای شناسایی مشکلات احتمالی یا نیاز به خنک کننده مداوم ضروری است. در شرایط صنعتی، ما از ارزش ترموگرافی به عنوان یک فناوری پیشگیرانه در انواع کاربردهای تعمیر و نگهداری برای کارخانه‌های تولیدی آگاه هستیم.
مطالب مرتبط:
اهمیت تعمیر و نگهداری خطوط تولید
تعمیر و نگهداری خطوط تولید کارخانجات
یک:
ترموگرافی تاریخچه بسیار کوتاه‌تری نسبت به ایده تفاوت‌های حرارتی دارد. چه بعنوان یک فناوری پیش‌بینی‌کننده یا فقط به عنوان تکنیکی برای تعیین کمیت نقاط داغ در یک محیط داخلی یا خارجی. تاریخچه تصویربرداری حرارتی به اوایل دهه 1800 برمی گردد. مهندسان شروع به توسعه ابزارهایی کرده‌اند که می‌توانند تصویری از مادون قرمز تولید کنند که با چشم انسان قابل مشاهده باشد، زیرا طیف مادون قرمز اخیراً کشف شده است.
دو:
یک ابزار حرارتی – الکتریکی که می‌توانست تغییرات دما را در سراسر بدن انسان اندازه‌گیری کند در سال 1835 ساخته شد. بر اساس دمای معمولی سالم 37 درجه سانتی‌گراد، این ابزار التهاب و تب را ارزیابی می‌کند. اولین دوربین‌های تصویر حرارتی در اوایل دهه 1900 و تقریباً همزمان با توسعه چندین نوع دوربین فیلم دیگر ساخته شدند. در طول هر دو جنگ جهانی، این سیستم‌های تصویربرداری خدمات قابل توجهی را شاهد بودند. سپس بزودی برای تحصیل از اقیانوس اطلس به ایالات متحده رفتند.
سه:
تگزاس اینسترومنتز و ارتش آمریکا در سال 1947 برای توسعه یک اسکنر خط مادون قرمز همکاری کردند. این دوربین‌ها از تصاویر برای ردیابی علائم گرما استفاده می‌کردند. اما نمی‌توانستند دما را در زمان واقعی ثبت کنند. در واقع، تقریباً یک ساعت طول کشید تا فقط یک تصویر تولید شود، که برای استفاده‌های فعلی ترموگرافی بهینه نبود. تا پایان قرن بیستم، محققان از سراسر جهان تلاش کردند تا دوربین‌ها و فن‌آوری‌های خواندن حرارتی را توسعه دهند تا دوربین مادون قرمزی بسازند که مفیدتر باشد.
چهار:
سیستم‌های تصویربرداری مادون قرمز حرارتی تا دهه 1960 در بسیاری از زمینه‌های صنعتی مورد استفاده قرار گرفته‌اند. نظارت بر عملکرد کلی سیستم، نتایج شیمیایی و سیستم‌های تولید همگی از خوانندگان ترموگرافیک استفاده می‌کنند. صنعت تولید تا اواخر دهه 1990 سیستم‌های تشخیص ترموگرافی را پذیرفته است. با این حال، برخلاف برنامه‌های کاربردی نرم افزاری که اکنون در دسترس مصرف کنندگان ما هستند، آنها هنوز کاملاً ابتدایی بودند.
پنج:
دستگاه‌های ترموگراف دیجیتال با نرم‌افزار بسیار هوشمندانه‌ای که تشخیص را تا هزارم درجه انجام می‌دهند، در دهه 2000 توسعه یافتند. افزایش تصاعدی در اتصالات بی سیم، توسعه دستگاه‌های قابل حمل پیشرفته را با کاربردهای کاربرپسندتر تسهیل کرده است. پیش‌بینی‌های بسیار دقیق به دلیل توسعه الگوریتم‌های پیچیده‌ای که قابلیت‌های تحلیلی نرم‌افزار ترموگراف را گسترش می‌داد، دست یافتنی‌تر شدند. امروزه بخش مهمی از کاربردهای نگهداری صنعتی دستگاه‌های ترموگراف هستند.
کاربردهای صنعتی ترموگراف
ترموگراف در صنعت هوافضا
با توجه به استانداردهای سختگیرانه ایمنی و مواد، صنعت هوافضا بیشترین تقاضا را برای سیستم‌های دوربین مادون قرمز دارد. اغلب لازم است از وضوح حرارتی بالا 20 mk یا نرخ فریم بالای 100 هرتز و بیشتر استفاده شود. به منظور اطمینان از اینکه نسل بعدی هواپیماهای سبک‌تر و کم مصرف‌تر مانند هواپیماهای موجود در بازار امروز ایمن باقی می‌مانند، شرکت‌های هوافضا می‌توانند از ترموگراف برای آزمایش جریان گرمای فعال بر روی مواد کامپوزیتی جدید استفاده کنند.
ترموگراف در صنعت خودرو
ترموگرافی یک تکنیک غیر تهاجمی و غیر مخرب را برای آزمایش ارائه می‌دهد که به جای جدا کردن قطعات جداگانه خودرو، در زمان و تلاش صرفه‌جویی می‌کند. ترموگرافی برای ارائه کارایی لازم با انجام بررسی‌های کیفی در هر سیستم الکتریکی، مجموعه موتور و عنصر گرمایش پنجره توسعه داده شد. رقابت تنگاتنگ و دنبال کردن خودروهای با عملکرد بالاتر، صرفه جویی در مصرف سوخت و سبک تر، انگیزه ترموگرافی است. این امکان تطبیق رفتار حرارتی قطعات با رفتار مورد انتظار آنها را فراهم می‌کند و تشخیص عیوب و نارسایی محصولات مختلف را برای بخش خودرو فراهم می‌کند.
ترموگراف با سرعت بالا
توانایی گرفتن سریع تصاویر، کاربردهای جدیدی را پیش روی تصویربرداری حرارتی گذاشته و مشاهده فرآیندهای حرارتی به سرعت در حال تکامل را ممکن می‌سازد. هنگامی که با نرم‌افزار اندازه‌گیری و گزارش قوی همراه می‌شود، مشاهدات فوق‌العاده دقیق اجزا و سیستم‌ها را ممکن می‌سازد، به درک سریع فرآیندهای شیمیایی کمک می‌کند و انبوهی از داده‌ها را تولید می‌کند. این دوربین‌ها از آشکارسازهای تخصصی و واحدهای جذب به نام آشکارسازهای عکس فوری استفاده می‌کنند و ظرفیت آنها برای جمع‌آوری و نمایش همزمان داده‌ها به آنها اجازه می‌دهد تا مشاهدات حرارتی با دقت میلی‌ثانیه را تولید کنند.
ترموگراف در صنایع شیمیایی
دوربین‌های مادون قرمز می‌توانند در تشخیص جریان گرمای تولید شده توسط واکنش‌های شیمیایی در صنایعی که با ترکیبات شیمیایی خطرناک و غیرخطرناک کار می‌کنند، مفید باشند. تصویربرداری حرارتی تجزیه و تحلیل فرآیندهای شیمیایی را در کل زنجیره فرآیند تسهیل می‌کند و ثبت و تجزیه و تحلیل توزیع دما را با دقت بیشتر آسان‌تر می‌کند. بهترین بخش آن این است که انسان‌ها می‌توانند در فاصله ایمن باقی بمانند در حالی که دوربین‌های تصویربرداری حرارتی تمام کارها را برای جمع آوری داده‌های مهم انجام می‌دهند زیرا تصویربرداری حرارتی غیرتهاجمی و بدون تماس است.
ترموگراف در صنعت الکترونیک و برق
استفاده از دوربین‌های مادون قرمز و فناوری‌های ترموگرافی می‌تواند برای سیستم‌های الکتریکی و تجهیزات توزیع برق مفید باشد. این نه تنها افراد را از تماس با این مدارها و دستگاه‌ها باز می‌دارد، بلکه آزمایش و تشخیص نیز می‌تواند بدون قطع برق انجام شود.
از طریق استفاده از تصویربرداری مادون قرمز، مشکلات الکتریکی رایج مانند اتصالات شل، تماس‌های ضعیف، بوش‌های بیش از حد گرم شده، و گذرگاه‌های خنک کننده مسدود شده را می‌توان شناسایی کرد. ترموگرافی الکتریکی همچنین می‌تواند در بخش تولید برای نظارت بر گرمای بیش از حد احتمالی، نظارت دقیق بر سطوح مخزن، انجام بازرسی‌های خط فرآیند و حتی ارزیابی وضعیت تخته‌های مدار مفید باشد.
بازرسی قطعات مکانیکی
سیستم‌های مکانیکی مختلف از صنایع مختلف را می‌توان با دوربین‌های مادون قرمز به طور ایمن بازرسی کرد تا در مراحل اولیه عیوب پیدا شود. کاربردهای تصویربرداری حرارتی در بازرسی‌های مکانیکی بسیار گسترده است، اما برخی از نمونه‌ها عبارتند از:
- شناسایی لوله‌های رادیاتور مسدود شده
- خنک کننده‌های هوا در موتورهای احتراق داخلی
- در سیستم‌های تبرید
- جستجوی نشت هوا
- گرفتگی لوله‌های کندانسور
- در پمپ‌ها
- کمپرسورها
- فن‌ها و دمنده‌ها
- یاتاقان‌های گرمای بیش از حد
- دمای تخلیه بالا
- تعیین و شناسایی دمای بیش از حد روغن
ترموگراف برای آزمایش مواد
هنگام تجزیه و تحلیل مسائل ساختاری یا انجام آزمایش مواد غیر مخرب، دوربین‌های ترموگرافی مادون قرمز یک جایگزین قوی ارائه می‌دهند. آزمایش مواد غیر مخرب با مادون قرمز امکان پذیر است زیرا می‌تواند اندازه‌گیری‌ها و خوانش‌ها را از هر سطحی که گرما یا سرمایش روی آن اتفاق می‌افتد ثبت کند زیرا همه چیز در این دنیا تا زمانی که دمای آن بالای صفر مطلق باشد مادون قرمز ساطع می‌کند. در این شرایط استفاده از دوربین‌های مادون قرمز برای تصویربرداری حرارتی نه تنها مخرب نیست، بلکه تهاجمی نیز نیست.
بعنوان مثال، آزمایش مادون قرمز می‌تواند برای تکمیل بازرسی ساختمان استفاده شود. ساختار ساختمان بهبود یافته برای مبارزه با اتلاف انرژی و اتلاف منابع بطور فوق العاده‌ای با استفاده از دوربین‌های مادون قرمز پشتیبانی می‌شود در حالی که هدف آن افزایش بهره‌وری انرژی و رهبری جهان در مبارزه با تغییرات آب و هوایی است.
ترموگراف در پزشکی
کاربردهای تصویربرداری حرارتی در زمینه پزشکی، هم برای مردم و هم برای حیوانات، فراوان است. استفاده از ترموگرافی مادون قرمز در ترموگرافی برای یافتن منشأ آرتریت، یافتن مراحل اولیه سرطان و حتی شناسایی مشکلات گردش خون مورد استفاده قرار می‌گیرد. دوربین‌های مادون قرمز می‌توانند توسط متخصصان پزشکی و متخصصان دامپزشکی برای شناسایی زودهنگام مشکلات عضلانی و اسکلتی استفاده شوند. گسترش استفاده از دوربین‌های مادون قرمز برای تجهیز اسب‌ها به زین‌های ایمن تر، نمونه‌ای از تصویربرداری حرارتی در این صنعت است.
ترموگراف در متالوژی
داشتن مواد مناسبی که تا دمای مناسب گرم می‌شوند در زمینه متالوژی برای ارائه یک نتیجه‌گیری مناسب کاملاً ضروری هستند. در این شرایط دوربین‌های حرارتی و مادون قرمز مزایای مختلفی را ارائه می‌دهند. اول و مهمتر از همه، ترموگرافی مادون قرمز در متالوژی می‌تواند با شناسایی مشکلات تجهیزات مشابه یا عایق اتاق‌های گرم، به کاهش مصرف انرژی کمک کند. به دلیل سرعت و دقت تصویربرداری حرارتی، بهره بردن از دوربین‌های مادون قرمز برای رشته متالوژی ساده است.
میکروترموگرافی
بحث وب سایت سپیانی در مورد کاربردهای تصویربرداری حرارتی اغلب بر فعالیت‌های در مقیاس بزرگ متمرکز است. با توجه به اینکه دوربین‌های مادون قرمز ممکن است فرآیندهایی را مطالعه کنند که توسط چشم انسان قابل مشاهده یا ارزیابی صحیح نیست، به همین ترتیب می‌توانند چیزهایی را که انسان با چشم غیرمسلح نمی‌بیند را آشکار کند. کاربردهای میکروترموگرافی، یا مواردی که در مقیاس میکروسکوپی رخ می‌دهند، بسیار زیاد است.
بردهای مدار و پردازنده‌ها نمونه‌ای متداول از حوزه فناوری تلفن همراه هستند. زیرا به کوچک‌تر شدن آنها برای تطبیق با گوشی‌های هوشمند مدرن ادامه می‌دهند. در سطح میکروسکوپی، کاربردهای تصویربرداری حرارتی پرکاربرد دیگری نیز وجود دارد. به منظور تسهیل در انجماد و توسعه بیوتکنولوژی، می‌توان از آن استفاده کرد. بعنوان مثال، برای تجسم و اندازه‌گیری گرمای نهان انجماد برای مجموعه‌ای از سلول‌های بیولوژیکی.
حتما بخوانید: انواع سنسورهای دما (ترمیستور، ترموکوپل و RTD)
دوربین‌های مادون قرمز برای بازرسی کارخانه
حداکثر سطح نظارت در طول بازرسی کارخانه مورد نیاز است تا هر گونه نقص احتمالی که می‌تواند منجربه تصادف شود یا ایمنی کارگران را به خطر بیندازد، بررسی شود. هم در صنایع تولیدی و هم در صنایع الکترونیک، ترموگرافی اغلب در تعمیر و نگهداری پیش بینی برای شناسایی مشکلات استفاده می‌شود.
سیستم‌هایی که از نور مادون قرمز استفاده می‌کنند می‌توانند بطور موثر اجسام را بدون تماس با آنها، تداخل در کارهای روزمره یا به خطر انداختن کارگران تعمیر و نگهداری بازرسی کنند. این فرآیند هنگام استفاده از دوربین‌های مادون قرمز، ایمن‌تر و سازنده‌تر است، که همچنین یک نمای کلی و یافته‌های اولیه را ارائه می‌دهد.
خرید انواع ترموگراف و دیگر تجهیزات صنعتی از سایت فروش تجهیزات صنعتی drplc
جمع بندی
در این مقاله به تعریف ترموگراف و ترموگرافی پرداختیم و دسته‌بندی آن را مرور کردیم. سپس به تاریخچه ترموگراف و ترموگرافی در صنعت پرداختیم و مقاله را با کاربردهای ترموگراف به پایان رساندیم. چنانچه پس از مطالعه این مقاله سوال یا ابهامی در رابطه با ترموگراف دارید می‌توانید بصورت رایگان از مشاوره متخصصین سپیانی کمک بگیرید. همچنین برای خرید دستگاه‌های ذکر شده و دیگر تجهیزات لازم و آگاهی از قیمت و مشخصات فنی آنها می‌توانید به بخش فروشگاه ما مراجعه کنید. جهت کسب اطلاعات بیشتر همین الان از طریق واتس‌اپ با ما در تماس باشید. و یا فرم درخواست مشاوره را کامل نمایید تا در اسرع وقت با شما تماس بگیریم.
مطلب مفیدی بود ممنون بابت اطلاعت خوبتون
سپاس از توجه شما