Kızılötesi termometre uzaktan nasıl ölçer?
Kızılötesi termometre, yüzeyden gelen kızılötesi ışınımı algılayıp bir sıcaklık tahminine dönüştürür. Genellikle yüzeyi ölçer; cismin içini doğrudan görmez. Sonuç, yüzeyin yayma özelliği, görüş alanı, ortam ve cihazın kullanım amacıyla birlikte yorumlanmalıdır.
Çalışma ilkesi ve temel kavramlar
1. Sıcak yüzey nasıl ışınım yayar? Mutlak sıfırın üzerindeki maddeler sıcaklıkları ve yüzey özellikleriyle ilişkili elektromanyetik ışınım yayar. Günlük sıcaklıklarda bunun önemli bölümü kızılötesi aralıktadır ve insan gözüyle görülmez. Termometrenin optiği belirli bir dalga boyu aralığındaki ışınımı algılayıcıya yönlendirir. Algılayıcının cevabı elektronik devrede işlenir. Ölçüm, uzaktan gelen enerjiyle yapılır; ölçülen noktaya metal bir probun değmesi gerekmez. Bu avantaj, temaslı ölçümdeki bütün hataların otomatik olarak ortadan kalktığı anlamına gelmez; farklı belirsizlik kaynakları ortaya çıkar. 2. Sıcaklık değeri nasıl hesaplanır? Algılayıcının ürettiği sinyal tek başına derece cinsinden bir sayı değildir. Cihaz, kalibrasyon ilişkilerini ve kendi sıcaklığına ait bilgileri kullanarak ışınımı bir sıcaklık değerine dönüştürür. Yüzeyin yayma katsayısı da bu dönüşümde önemlidir. Bazı cihazlarda bu katsayı ayarlanabilir, bazılarında amaçlanan yüzeye uygun sabit varsayımlar bulunur. Bir uygulama için doğru ayarlanmış ürünün başka malzemede aynı doğruluğu sağlaması beklenemez. Örneğin mat bir yüzey ile parlak metalin ışınım ve yansıma özellikleri farklıdır; yalnız renklerine bakarak eşit kabul edilmezler. 3. Lazer ne işe yarar? Bazı endüstriyel termometrelerdeki lazer noktası hedeflemeye yardımcı olur; sıcaklığı ölçen temel ışınım kaynağı değildir. Ölçülen alan tek bir nokta yerine sonlu bir bölgedir. Mesafe arttıkça cihazın gördüğü alan büyüyebilir. Küçük bir nesne bu alanı doldurmazsa arka plan da sonuca katkı yapar. Bu yüzden mesafe ile hedef boyutu arasındaki ilişki kullanım talimatında belirtilir. Her termometrede lazer bulunmaz ve özellikle gözlere yöneltilmez. Lazerin görüldüğü yer ile bütün ölçüm alanını aynı sanmak önemli bir yorum hatasıdır.
Örnekler, ölçüm koşulları ve sınırlar
4. Parlama ve aradaki engeller Parlak bir yüzey, kendi yaydığı ışınımla birlikte çevredeki nesnelerden yansıyan ışınımı da algılayıcıya gönderebilir. Sonuç bu nedenle gerçek yüzey sıcaklığından sapabilir. Cam gibi bir engelin arkasındaki cisim için de cihazın dalga boyu aralığındaki geçirgenlik bilinmelidir. Görünür ışıkta saydam olmak kızılötesinde aynı derecede saydam olmayı gerektirmez. Buhar, kir veya ölçüm penceresindeki nem optik yolu değiştirebilir. Uzaktan ölçümün güvenilirliği için hedefin ve aradaki ortamın özellikleri değerlendirilir; yalnız cihazı hedefe çevirmek her zaman yeterli değildir. 5. Alın termometreleri neden ayrıdır? İnsan vücudu için tasarlanan cihazlar yüzey ölçümünü belirli kullanım koşullarında değerlendirir. Endüstriyel yüzey termometresiyle aynı amaçta sayılmazlar. Alın yüzeyinin terli olması, saçla örtülmesi, dış ortamdan yeni gelinmesi veya yanlış mesafe sonuçları etkileyebilir. Üreticinin insan ölçümü için tanımladığı yöntem ve çalışma ortamı esas alınır. Tek bir yüzey okuması hastalık tanısı değildir ve normal görünen bir sonuç sağlık sorununu dışlamaz. Bu yazı bireysel ateş değerlendirmesi veya tedavi önerisi değil, ölçüm yönteminin fiziksel açıklamasıdır. 6. Sonuç hangi bilgilerle verilmelidir? Bilimsel bir kayıtta hedef malzemesi, yüzey durumu, ölçüm uzaklığı, ortam koşulları ve kullanılan ayarlar belirtilir. Tekrarlanan ölçümler saçılmayı gösterir, fakat yanlış yayma katsayısının oluşturduğu sistematik sapmayı kendiliğinden düzeltmez. Ekrandaki ondalık basamak sayısı ölçüm belirsizliğiyle eşit değildir. Aynı yüzeyi temaslı bir probla karşılaştırırken probun yüzeyi etkilemesi ve ısıl dengeye ulaşma süresi de düşünülür. Güvenilir karşılaştırma, iki yöntemin gerçekten aynı bölgeyi ve aynı fiziksel durumu ölçtüğünü doğrulamayı gerektirir; farklı sonuçlar hemen cihaz arızası sayılmaz.