इन्फ्रारेड तापमान सेंसर: सिद्धांत, विशेषताएं और अनुप्रयोग

इन्फ्रारेड तापमान सेंसर का परिचय
इन्फ्रारेड तापमान सेंसर एक गैर-संपर्क सेंसर है जो किसी वस्तु द्वारा उत्सर्जित इन्फ्रारेड विकिरण ऊर्जा का उपयोग करके उसकी सतह का तापमान मापता है। इसका मूल सिद्धांत स्टीफन-बोल्ट्ज़मान नियम पर आधारित है: परम शून्य से ऊपर के तापमान वाली सभी वस्तुएँ इन्फ्रारेड किरणें उत्सर्जित करेंगी, और विकिरण की तीव्रता वस्तु के सतही तापमान के चतुर्थ घात के समानुपाती होती है। सेंसर प्राप्त इन्फ्रारेड विकिरण को एक अंतर्निर्मित थर्मोपाइल या पायरोइलेक्ट्रिक डिटेक्टर के माध्यम से विद्युत संकेत में परिवर्तित करता है, और फिर एक एल्गोरिथम के माध्यम से तापमान मान की गणना करता है।

तकनीकी सुविधाओं:
गैर-संपर्क मापन: मापी जा रही वस्तु के संपर्क में आने की आवश्यकता नहीं होती, जिससे उच्च तापमान और गतिशील लक्ष्यों के साथ संदूषण या हस्तक्षेप से बचा जा सकता है।

तीव्र प्रतिक्रिया गति: मिलीसेकंड प्रतिक्रिया, गतिशील तापमान निगरानी के लिए उपयुक्त।

विस्तृत रेंज: सामान्य कवरेज -50℃ से 3000℃ (विभिन्न मॉडल बहुत भिन्न होते हैं)।

मजबूत अनुकूलनशीलता: वैक्यूम, संक्षारक वातावरण या विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप परिदृश्यों में इस्तेमाल किया जा सकता है।

मुख्य तकनीकी संकेतक
माप सटीकता: ±1% या ±1.5℃ (उच्च-स्तरीय औद्योगिक ग्रेड ±0.3℃ तक पहुंच सकता है)

उत्सर्जन समायोजन: 0.1~1.0 समायोज्य का समर्थन करता है (विभिन्न सामग्री सतहों के लिए कैलिब्रेटेड)

ऑप्टिकल रिज़ॉल्यूशन: उदाहरण के लिए, 30:1 का अर्थ है कि 1 सेमी व्यास वाले क्षेत्र को 30 सेमी की दूरी पर मापा जा सकता है

प्रतिक्रिया तरंगदैर्ध्य: सामान्य 8~14μm (सामान्य तापमान पर वस्तुओं के लिए उपयुक्त), उच्च तापमान का पता लगाने के लिए लघु-तरंग प्रकार का उपयोग किया जाता है

विशिष्ट अनुप्रयोग मामले
1. औद्योगिक उपकरणों का पूर्वानुमानित रखरखाव
एक ऑटोमोबाइल निर्माता ने मोटर बेयरिंग पर MLX90614 इन्फ्रारेड ऐरे सेंसर लगाए, और बेयरिंग के तापमान में बदलाव की लगातार निगरानी करके और AI एल्गोरिदम को मिलाकर खराबी का पूर्वानुमान लगाया। व्यावहारिक आंकड़े बताते हैं कि बेयरिंग के ज़्यादा गर्म होने की विफलता की 72 घंटे पहले चेतावनी देने से डाउनटाइम नुकसान में प्रति वर्ष 230,000 अमेरिकी डॉलर की कमी आ सकती है।

2. चिकित्सा तापमान जांच प्रणाली
2020 के COVID-19 महामारी के दौरान, FLIR T श्रृंखला थर्मल इमेजर्स को अस्पतालों के आपातकालीन प्रवेश द्वार पर तैनात किया गया था, जिससे प्रति सेकंड 20 लोगों की असामान्य तापमान जांच प्राप्त हुई, जिसमें तापमान माप त्रुटि ≤0.3 ℃ थी, और असामान्य तापमान कर्मियों के प्रक्षेप पथ को प्राप्त करने के लिए चेहरे की पहचान तकनीक के साथ संयुक्त किया गया।

3. स्मार्ट घरेलू उपकरण तापमान नियंत्रण
उच्च-स्तरीय इंडक्शन कुकर में मेलेक्सिस MLX90621 इन्फ्रारेड सेंसर एकीकृत है जो बर्तन के तल पर तापमान वितरण की वास्तविक समय में निगरानी करता है। जब स्थानीय अति ताप (जैसे खाली जलना) का पता चलता है, तो बिजली स्वचालित रूप से कम हो जाती है। पारंपरिक थर्मोकपल समाधान की तुलना में, तापमान नियंत्रण प्रतिक्रिया गति 5 गुना बढ़ जाती है।

4. कृषि परिशुद्धता सिंचाई प्रणाली
इज़राइल के एक खेत में फसल की छतरी के तापमान की निगरानी और पर्यावरणीय मापदंडों के आधार पर वाष्पोत्सर्जन मॉडल बनाने के लिए हीमैन HTPA32x32 इन्फ्रारेड थर्मल इमेजर का उपयोग किया जाता है। यह प्रणाली ड्रिप सिंचाई की मात्रा को स्वचालित रूप से समायोजित करती है, जिससे अंगूर के बाग में 38% पानी की बचत होती है और उत्पादन में 15% की वृद्धि होती है।

5. बिजली प्रणालियों की ऑनलाइन निगरानी
स्टेट ग्रिड हाई-वोल्टेज सबस्टेशनों में ऑप्ट्रिस पीआई सीरीज़ के ऑनलाइन इन्फ्रारेड थर्मामीटर लगाता है ताकि बसबार जॉइंट्स और इंसुलेटर जैसे प्रमुख हिस्सों के तापमान पर 24 घंटे नज़र रखी जा सके। 2022 में, एक सबस्टेशन ने 110kV डिस्कनेक्टर्स के खराब संपर्क की सफलतापूर्वक चेतावनी दी, जिससे क्षेत्रीय बिजली कटौती टल गई।

नवीन विकास प्रवृत्तियाँ
बहु-स्पेक्ट्रल संलयन प्रौद्योगिकी: जटिल परिदृश्यों में लक्ष्य पहचान क्षमताओं में सुधार के लिए दृश्य प्रकाश छवियों के साथ अवरक्त तापमान माप को संयोजित करें

एआई तापमान क्षेत्र विश्लेषण: गहन शिक्षण के आधार पर तापमान वितरण विशेषताओं का विश्लेषण करें, जैसे कि चिकित्सा क्षेत्र में सूजन वाले क्षेत्रों का स्वचालित लेबलिंग

MEMS का लघुकरण: AMS द्वारा लॉन्च किया गया AS6221 सेंसर केवल 1.5×1.5 मिमी आकार का है और इसे त्वचा के तापमान की निगरानी के लिए स्मार्ट घड़ियों में एम्बेड किया जा सकता है

वायरलेस इंटरनेट ऑफ थिंग्स एकीकरण: LoRaWAN प्रोटोकॉल इन्फ्रारेड तापमान माप नोड्स किलोमीटर-स्तर की दूरस्थ निगरानी प्राप्त करते हैं, जो तेल पाइपलाइन निगरानी के लिए उपयुक्त है

चयन सुझाव
खाद्य प्रसंस्करण लाइन: IP67 सुरक्षा स्तर और <100ms प्रतिक्रिया समय वाले मॉडलों को प्राथमिकता दें

प्रयोगशाला अनुसंधान: 0.01℃ तापमान रिज़ॉल्यूशन और डेटा आउटपुट इंटरफ़ेस (जैसे USB/I2C) पर ध्यान दें

अग्नि सुरक्षा अनुप्रयोग: 600°C से अधिक रेंज वाले विस्फोट-रोधी सेंसर चुनें, जो धुआँ प्रवेश फिल्टर से सुसज्जित हों

5G और एज कंप्यूटिंग प्रौद्योगिकियों के लोकप्रिय होने के साथ, इन्फ्रारेड तापमान सेंसर एकल माप उपकरण से बुद्धिमान सेंसिंग नोड्स तक विकसित हो रहे हैं, जो उद्योग 4.0 और स्मार्ट शहरों जैसे क्षेत्रों में अधिक अनुप्रयोग क्षमता दिखा रहे हैं।