برای جستجو در بین هزاران پایان نامه در موضوعات مختلف     

      و دانلود متن کامل آنها با فرمت ورد اینجا کلیک کنید     

 
دانلود پایان نامه

مزایای استفاده از این دماسنج ها به عنوان یک دماسنج غیر تماسی به شرح زیر میباشد:
عملکرد آن سریع است.
امکان اندازه گیری دمای اهداف متحرک وجود دارد. (مناسب برای هوشمند سازی سیستم های تبرید)
امکان اندازه گیری دمای مناطق خطرناک و دور از دسترس (مانند قطعات ولتاژ بالاا) وجود دارد.
امکان اندازه گیری دماهای بالا وجود دارد. (مانند دمای کوره ها)
هیچ اتلاف انرژی بواسطه اندازه گیری در قطعاتی که انرژی گرمایی کمی دارند اتفاق نمی افتد.
هیچ تماس مکانیکی با شی اندازه گیری شونده وجود ندارد.
علی رغم مزایای ذکر شده بالا موارد زیر را میتوان از محدودیت های این سنسور نام برد:
هدف از نظر اپتیکی می بایستی برای سنسور قابل وضوح باشد. گرد و غبار و دود دقت این سنسور را کاهش میدهد.
فقط دمای سطح اشیا قابل اندازه گیری است.
همانطور که قبلا گفته شد هر جسمی که دمایش بالای صفر مطلق باشد بر اساس دمایی که دارد از خود اشعه مادون قرمز ساطع میکند. علت این پدیده نیز حرکت مکانیکی مولکولهاست. شدت حرکت مولکولها بسته به دما و انرژی جسم دارد. از آنجا که حرکت مولکولی بیانگر جابجایی بارهاست؛ پرتو الکترومغناطیس (ذرات فوتون) ساطع میشود. این فوتون ها با سرعت نور حرکت کرده و جابجا میشوند و رفتار آنها از قواعد اپتیکی پیروی میکند. طیف این پرتوها از 0.7 تا 1000 میکر.متر طول موج تغییر میکند و به همین دلیل به چشم دیده نمی شوند. این محدوده طول موج همان محدوده مادون قرمز در طیف نور که از 0.7 تا 14 میکرومتر برای اندازه گیری دمای بدن انسان مناسب است. شکل (2-5) طیف طول موج مورد اندازه گیری در سنسورهای دماسنج مادون قرمز را نشان میدهد.
شکل (2-5) طیف طول موج مورد اندازه گیری در سنسورهای دماسنج مادون قرمز
شکل (2-6) میزان تشعشع یک جسم را در دماهای متفاوت نشان میدهد. همانطور که در شکل مشخص است اجسام در دماهای بالا به میزان کمی پرتوهای مریی ساطع میکنند که قابل رویت است. در این نمودار هرچه تفاوت میزان تشعشع به میزان اختلاف دما بیشتر باشد دماسنج مادون قرمز دقیق تر کار میکند.
شکل (2-6) میزان تشعشع یک جسم در دماهای متفاوت
در دماهای پایین، یک دماسنج مادون قرمزی که در طول موج 2 میکرومتر کار میکند در دماهای زیر 600 درجه سانتیگراد متوقف میشود و چیزی تقریبا نمی بیند چرا که انرژی ساطع شده کمی به آن میرسد. نکته قابل توجه دیگری که درباره این سنسورها وجود دارد این است که مجموع پرتوهایی که از جسم هدف به سنسور میرسد مجموع پرتوهای بازتابیده شده، انتقالی و ساطع شده از خود جسم است. بنابراین این سنسور دماهای متفاوتی از بدن انسان در محیط های سرد و گرم نشان میدهد. شکل (2-7) پرتوهای رسیده به یک سنسور را نشان میدهد.
. شکل (2-7) پرتوهایی که در یک محیط از هدف به یک سنسور مادون قرمز میرسد
سیستم اپتیکی سنسورهای دماسنج مادون قرمز انرژی مادون قرمز ساطع شده از یک محدوده دایروی شکل را میگیرد و بر روی آشکارساز متمرکز می سازد. هدف میبایستی کاملا در این محدوده دایروی باشد در غیر اینصورت این سنسور دیگر پرتوهای دمایی ساطع شده از محیط اطراف هدف را اندازه گیری میکند ومیانگین دماهای هدف و محیط اطراف را نشان میدهد و باعث ایجاد خطا میشود. شکل (2-8) مخروط اندازه گیری سنسورهای مادون قرمز را نشان میدهد که با مشخصه میدان دید (Field of view) یا FOV شناخته میشود. سنسورها عمدتا با زاویه میدان دید از یکدیگر تمایز داده میشوند که در این شکل نشان داده شده است.
. شکل (2-8) مخروط اندازه گیری سنسورهای مادون قرمز
در این حالت نسبت فاصله هدف به قطر خال به عنوان قدرت تشخیص (Resolution) اپتیکی این سنسور تعریف میشود. هرچه این مقدار بزرگتر باشد قدرت تشخیص اپتیکی سنسور بهتر است. برای کاربرد سیستم تبرید هوشمند نیز کوچک بودن زاویه میدان دید محدوده اندازه گیری را افزایش میدهد.
هسته مرکزی این سنسورها آشکارسازهای آن هستند. همانطور که قبلا گفته شد آشکارسازها موادی هستند که پرتوهای مادون قرمز دریافتی را به سیگنال الکتریکی تبدیل میکنند. این سیگنال خروجی به کمک یک مدار پردازنده سیگنال به دما تبدیل میشود. آشکار سازهای مادون قرمز به دو دسته تقسیم میشوند؛ آشکارسازهای کوانتوم و گرمایی. آشکار سازهای کوانتوم (فوتو دیودها) با تابش فوتونها عمل کرده و از خود سیگنال میدهند. در آشکارسازهای گرمایی با تایش فوتون دمای آن تغییر میکند. این تغییر دما مشابه ترموکوپل ها باعث ایجاد یک سیگنال گرمایی میشود. آشکارسازهای گرمایی بدلیل ساختار درونی و نحوه عملکردشان از فوتودیودها سرعت کمتری دارند.
با در نظر گرفتن مشخصات سنسور دماسنج مادون قرمز و مقایسه آن با سنسورهای دیگر تشخیص وجود انسان، این سنسور برای هوشمند سازی سیستم تبرید مناسب به نظر میرسد. این سنسور علاوه بر اندازه گیری دمای اهداف قابلیت اندازه گیری دمای محیط را نیز دارد که این موضوع به انعطاف پذیری سیستم هوشمند تبرید کمک میکند. در مقایسه با سنسورهای PIR نقطه کوری ندارد ولی با توجه به کوچک بودن زاویه محدوده دید آن می بایستی بکمک یک سیستم محرکه، محیط مورد نظر برای تشخیص وجود و عدم وجو انسان را اسکن کند. بنابراین لازم است که این سنسور بر روی موتوری که زاویه چرخش قابل تنظیم دارد مونتاژ شود که مراحل طراحی و ساخت این سیستم در فصل بعد مفصلا گفته خواهد شد.
دسته بندی : علمی