ઇન્ફ્રારેડ થર્મોગ્રાફી અને થર્મલ ઇમેજિંગ

ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિકલ ઉપકરણોનો ઉપયોગ કરીને તેના દ્વારા ઉત્સર્જિત ગરમી કિરણોત્સર્ગના પરિમાણોને રેકોર્ડ કરીને સપાટીના તાપમાનને માપવાને ઇન્ફ્રારેડ થર્મોગ્રાફી કહેવામાં આવે છે. જેમ તમે અનુમાન કરી શકો છો, આ કિસ્સામાં ગરમી તપાસ કરેલ સપાટીથી - માપન ઉપકરણ પર, ફોર્મમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે. ઇન્ફ્રારેડ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો.

ઇન્ફ્રારેડ થર્મોગ્રાફી માટેના આધુનિક ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિકલ ઉપકરણો ઇન્ફ્રારેડ રેડિયેશનના પ્રવાહને માપી શકે છે અને મેળવેલા ડેટાના આધારે, માપન સાધનો જેની સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે તે સપાટીના તાપમાનની ગણતરી કરી શકે છે.

અલબત્ત, વ્યક્તિ ઇન્ફ્રારેડ કિરણોત્સર્ગનો અહેસાસ કરવામાં સક્ષમ છે અને ત્વચાની સપાટી પર ચેતા અંત સાથે ડિગ્રીના સોમા ભાગની અંદર તાપમાનના ફેરફારોને પણ અનુભવી શકે છે. જો કે, આવી ઉચ્ચ સંવેદનશીલતા સાથે, માનવ શરીર સ્વાસ્થ્યને નુકસાન પહોંચાડ્યા વિના સ્પર્શ દ્વારા પ્રમાણમાં ઊંચા તાપમાનને શોધવા માટે અનુકૂળ નથી. શ્રેષ્ઠ રીતે, આ બર્ન ઇજાઓથી ભરપૂર છે.

અને જો માણસની તાપમાન પ્રત્યેની સંવેદનશીલતા કુલ અંધકારમાં ગરમી દ્વારા શિકારને શોધવામાં સક્ષમ પ્રાણીઓ જેટલી ઊંચી હોય, તો પણ વહેલા કે પછી તેને વધુ સંવેદનશીલ સાધનની જરૂર પડશે જે કુદરતી શરીરવિજ્ઞાન કરતાં વધુ વ્યાપક તાપમાન શ્રેણીમાં કામ કરી શકે. પરવાનગી આપે છે...

છેવટે, આવા સાધન વિકસાવવામાં આવ્યું હતું. શરૂઆતમાં આ યાંત્રિક ઉપકરણો હતા, અને પછી અતિસંવેદનશીલ ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો. આજે, અસંખ્ય તકનીકી સમસ્યાઓમાંથી કોઈપણને ઉકેલવા માટે થર્મલ કંટ્રોલ કરવાની જરૂર હોય ત્યારે આ ઉપકરણો સામાન્ય લક્ષણો લાગે છે.

ખૂબ જ શબ્દ «ઇન્ફ્રારેડ», અથવા સંક્ષિપ્તમાં «IR», ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશનના બહોળા સ્પેક્ટ્રમના સ્કેલમાં તેમના સ્થાન અનુસાર, "લાલની પાછળ" ગરમીના તરંગોની સ્થિતિ સૂચવે છે. "થર્મોગ્રાફી" શબ્દ માટે, તેમાં "થર્મો" - તાપમાન અને "ગ્રાફિક" - છબી - તાપમાનની છબી શામેલ છે.

ઇન્ફ્રારેડ થર્મોગ્રાફીની ઉત્પત્તિ

સંશોધનની આ લાઇનનો પાયો જર્મન ખગોળશાસ્ત્રી વિલિયમ હર્શેલ દ્વારા નાખવામાં આવ્યો હતો, જેમણે 1800 માં સૂર્યપ્રકાશના સ્પેક્ટ્રા સાથે સંશોધન કર્યું હતું. પ્રિઝમ દ્વારા સૂર્યપ્રકાશનું પ્રસારણ કરીને, હર્શેલે વિવિધ રંગોના વિસ્તારોમાં એક સંવેદનશીલ પારો થર્મોમીટર મૂક્યું હતું જેના પર સૂર્યપ્રકાશ પડતો હતો. પ્રિઝમ પર, વિભાજિત કરવામાં આવી હતી.

પ્રયોગ દરમિયાન, જ્યારે થર્મોમીટરને લાલ રેખાથી આગળ ખસેડવામાં આવ્યું, ત્યારે તેણે જોયું કે ત્યાં અમુક અદ્રશ્ય પણ છે, પરંતુ તેમાં નોંધપાત્ર ગરમીની અસર છે, રેડિયેશન.

હર્શેલે તેમના પ્રયોગમાં જે કિરણોત્સર્ગ અવલોકન કર્યું તે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સ્પેક્ટ્રમના તે ક્ષેત્રમાં હતું જે માનવ દ્રષ્ટિ દ્વારા કોઈપણ રંગ તરીકે જોવામાં આવતું ન હતું.આ "અદ્રશ્ય ઉષ્મા કિરણોત્સર્ગ" નો પ્રદેશ હતો, જો કે તે ચોક્કસપણે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોના સ્પેક્ટ્રમમાં હતો, પરંતુ દૃશ્યમાન લાલ રંગની નીચે.

પાછળથી, જર્મન ભૌતિકશાસ્ત્રી થોમસ સીબેક થર્મોઇલેક્ટ્રીસિટી શોધશે, અને 1829 માં ઇટાલિયન ભૌતિકશાસ્ત્રી નોબિલી પ્રથમ જાણીતા થર્મોકોપલ્સ પર આધારિત થર્મોપાઇલ બનાવશે, જેનો સિદ્ધાંત એ હકીકત પર આધારિત હશે કે જ્યારે તાપમાન બે જુદી જુદી ધાતુઓ વચ્ચે બદલાય છે, આના બનેલા સર્કિટના છેડે સંભવિત તફાવત ઉદભવે છે...

મેલોની ટૂંક સમયમાં કહેવાતા શોધ કરશે થર્મોપાઈલ (શ્રેણીમાં સ્થાપિત થર્મોપાઈલ્સમાંથી), અને ચોક્કસ રીતે તેના પર ઇન્ફ્રારેડ તરંગો કેન્દ્રિત કરીને, 9 મીટરના અંતરે ગરમીના સ્ત્રોતને શોધી શકશે.

થર્મોપાઈલ - વધુ વિદ્યુત શક્તિ અથવા ઠંડક ક્ષમતા (જ્યારે અનુક્રમે થર્મોઈલેક્ટ્રીક અથવા ઠંડક મોડમાં કામ કરતી હોય ત્યારે) મેળવવા માટે થર્મોઈલેમેન્ટ્સનું સીરીયલ કનેક્શન.

સેમ્યુઅલ લેંગલીએ 1880માં 300 મીટરના અંતરે ગરમીમાં એક ગાય શોધી કાઢી હતી. આ બેલોમીટરનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવશે, જે વિદ્યુત પ્રતિકારમાં ફેરફારને માપે છે જે તાપમાનમાં ફેરફાર સાથે અસ્પષ્ટ રીતે જોડાયેલ છે.

તેમના પિતાના અનુગામી, જ્હોન હર્શેલે 1840 માં બાષ્પીભવનનો ઉપયોગ કર્યો હતો, જેની મદદથી તેમણે તેલની સૌથી પાતળી ફિલ્મની વિવિધ ઝડપે બાષ્પીભવનની પદ્ધતિને કારણે પ્રતિબિંબિત પ્રકાશમાં પ્રથમ ઇન્ફ્રારેડ છબી મેળવી હતી.

આજે, ખાસ ઉપકરણોનો ઉપયોગ થર્મલ ઈમેજીસના રિમોટ એક્વિઝિશન માટે થાય છે - થર્મલ ઈમેજર્સ, જે તપાસ હેઠળના સાધનોના સંપર્ક વિના અને તાત્કાલિક વિઝ્યુઅલાઈઝેશન વિના ઇન્ફ્રારેડ રેડિયેશન વિશે માહિતી મેળવવાની મંજૂરી આપે છે. પ્રથમ થર્મલ ઇમેજર્સ ફોટોરેસિસ્ટિવ ઇન્ફ્રારેડ સેન્સર પર આધારિત હતા.

1918 સુધીમાં, અમેરિકન કીઝ ફોટોરેઝિસ્ટર સાથે પ્રયોગો કરી રહી હતી, જ્યાં તેને ફોટોન સાથેની સીધી ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને કારણે સંકેતો મળ્યા. આમ, ફોટોકન્ડક્ટિવિટીના સિદ્ધાંત પર કામ કરતા થર્મલ રેડિયેશનનું સંવેદનશીલ ડિટેક્ટર બનાવવામાં આવ્યું હતું.

આધુનિક વિશ્વમાં IR થર્મોગ્રાફી

યુદ્ધના વર્ષો દરમિયાન, વિશાળ થર્મલ ઇમેજર્સ મુખ્યત્વે લશ્કરી હેતુઓ માટે સેવા આપતા હતા, તેથી 1940 પછી થર્મલ ઇમેજિંગ ટેક્નોલોજીનો વિકાસ ઝડપી બન્યો. જર્મનોએ શોધી કાઢ્યું કે ફોટોરેઝિસ્ટર રીસીવરને ઠંડુ કરીને, તમે તેની લાક્ષણિકતાઓમાં સુધારો કરી શકો છો.

1960 ના દાયકા પછી, પ્રથમ પોર્ટેબલ થર્મલ ઇમેજર્સ દેખાયા, જેની મદદથી તેઓ ઇમારતોનું નિદાન કરે છે. તેઓ વિશ્વસનીય સાધનો હતા પરંતુ નબળી ગુણવત્તાવાળી છબીઓ સાથે. 1980 ના દાયકામાં, થર્મલ ઇમેજિંગ માત્ર ઉદ્યોગમાં જ નહીં, પણ દવામાં પણ રજૂ થવાનું શરૂ થયું. થર્મલ કેમેરાને રેડિયોમેટ્રિક ઈમેજ આપવા માટે માપાંકિત કરવામાં આવ્યા હતા - ઈમેજના તમામ પોઈન્ટનું તાપમાન.

પ્રથમ ગેસ-કૂલ્ડ થર્મલ કેમેરાએ કેથોડ રે ટ્યુબ સાથે બ્લેક-એન્ડ-વ્હાઈટ CRT સ્ક્રીન પર ઇમેજ પ્રદર્શિત કરી હતી. તે પછી પણ સ્ક્રીન પરથી મેગ્નેટિક ટેપ અથવા ફોટો પેપર પર રેકોર્ડ કરવાનું શક્ય હતું. થર્મલ કેમેરાના સસ્તા મોડલ વિડીકોન ટ્યુબ પર આધારિત હોય છે, તેને ઠંડકની જરૂર હોતી નથી અને વધુ કોમ્પેક્ટ હોય છે, જો કે થર્મલ ઇમેજિંગ રેડિયોમેટ્રિક નથી.

1990 ના દાયકા સુધીમાં, મેટ્રિક્સ ઇન્ફ્રારેડ રીસીવરો નાગરિક ઉપયોગ માટે ઉપલબ્ધ બન્યા, જેમાં ઉપકરણના લેન્સના ફોકલ પ્લેનમાં સ્થાપિત લંબચોરસ ઇન્ફ્રારેડ રીસીવરો (સંવેદનશીલ પિક્સેલ્સ)ના એરેનો સમાવેશ થાય છે. પ્રથમ સ્કેનિંગ IR રીસીવરો કરતાં આ નોંધપાત્ર સુધારો હતો.

થર્મલ છબીઓની ગુણવત્તામાં સુધારો થયો છે અને અવકાશી રીઝોલ્યુશનમાં વધારો થયો છે. સરેરાશ આધુનિક મેટ્રિક્સ થર્મલ ઇમેજર્સ પાસે 640 * 480 - 307,200 માઇક્રો-IR રીસીવરો સુધીના રિઝોલ્યુશન સાથે રીસીવરો હોય છે. વ્યવસાયિક ઉપકરણોમાં ઉચ્ચ રીઝોલ્યુશન હોઈ શકે છે — 1000 * 1000 થી વધુ.

IR મેટ્રિક્સ ટેકનોલોજી 2000 ના દાયકામાં વિકસિત થઈ. થર્મલ ઇમેજર્સ લાંબી તરંગલંબાઇની ઓપરેટિંગ રેન્જ સાથે દેખાયા છે - 8 થી 15 માઇક્રોન અને મધ્યમ તરંગલંબાઇની તરંગલંબાઇને સંવેદિત કરે છે - જે 2.5 થી 6 માઇક્રોન સુધીની તરંગલંબાઇ માટે રચાયેલ છે. થર્મલ ઇમેજર્સના શ્રેષ્ઠ મોડલ સંપૂર્ણપણે રેડિયોમેટ્રિક હોય છે, તેમાં ઇમેજ ઓવરલે ફંક્શન હોય છે અને 0.05 ડિગ્રી અથવા તેનાથી ઓછી સંવેદનશીલતા હોય છે. છેલ્લા 10 વર્ષોમાં, તેમના માટેના ભાવમાં 10 ગણાથી વધુ ઘટાડો થયો છે, અને ગુણવત્તામાં સુધારો થયો છે. બધા આધુનિક મોડલ કમ્પ્યુટર સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરી શકે છે, ડેટાનું વિશ્લેષણ કરી શકે છે અને કોઈપણ યોગ્ય ફોર્મેટમાં અનુકૂળ અહેવાલો રજૂ કરી શકે છે.

હીટ ઇન્સ્યુલેટર

થર્મલ આઇસોલેટરમાં ઘણા પ્રમાણભૂત ભાગો શામેલ છે: લેન્સ, ડિસ્પ્લે, ઇન્ફ્રારેડ રીસીવર, ઇલેક્ટ્રોનિક્સ, માપન નિયંત્રણો, સંગ્રહ ઉપકરણ. મોડેલના આધારે વિવિધ ભાગોનો દેખાવ અલગ હોઈ શકે છે. થર્મલ ઈમેજર નીચે પ્રમાણે કામ કરે છે. ઇન્ફ્રારેડ રેડિયેશન રીસીવર પર ઓપ્ટિક્સ દ્વારા કેન્દ્રિત છે.

રીસીવર વોલ્ટેજ અથવા વેરિયેબલ રેઝિસ્ટન્સના રૂપમાં સિગ્નલ જનરેટ કરે છે. આ સિગ્નલ ઈલેક્ટ્રોનિક્સને આપવામાં આવે છે, જે સ્ક્રીન પર એક ઈમેજ — થર્મોગ્રામ — બનાવે છે.થર્મલ ઈમેજર દ્વારા તપાસવામાં આવેલ ઑબ્જેક્ટની સપાટી પર ગરમીના વિતરણની પ્રકૃતિને આધારે સ્ક્રીન પરના વિવિધ રંગો ઇન્ફ્રારેડ સ્પેક્ટ્રમના વિવિધ ભાગોને અનુરૂપ છે (દરેક શેડ તેના પોતાના તાપમાનને અનુરૂપ છે).

ડિસ્પ્લે સામાન્ય રીતે નાનું હોય છે, તેમાં ઉચ્ચ બ્રાઇટનેસ અને કોન્ટ્રાસ્ટ હોય છે, જે તમને વિવિધ લાઇટિંગ પરિસ્થિતિઓમાં થર્મોગ્રામ જોવા દે છે. છબી ઉપરાંત, ડિસ્પ્લે સામાન્ય રીતે વધારાની માહિતી દર્શાવે છે: બેટરી ચાર્જ સ્તર, તારીખ અને સમય, તાપમાન, રંગ સ્કેલ.

IR રીસીવર સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રીથી બનેલું છે જે તેના પર પડતા ઇન્ફ્રારેડ કિરણોના પ્રભાવ હેઠળ વિદ્યુત સંકેત ઉત્પન્ન કરે છે. સિગ્નલ ઇલેક્ટ્રોનિક્સ દ્વારા પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે જે ડિસ્પ્લે પર એક છબી બનાવે છે.

નિયંત્રણ માટે, ત્યાં બટનો છે જે તમને માપેલા તાપમાનની શ્રેણી બદલવા, કલર પેલેટ, પરાવર્તકતા અને પૃષ્ઠભૂમિ ઉત્સર્જનને સમાયોજિત કરવા તેમજ છબીઓ અને અહેવાલોને સાચવવાની મંજૂરી આપે છે.

ડિજિટલ ઈમેજ અને રિપોર્ટ ફાઈલો સામાન્ય રીતે મેમરી કાર્ડમાં સાચવવામાં આવે છે. કેટલાક થર્મલ ઇમેજર્સ વિઝ્યુઅલ સ્પેક્ટ્રમમાં અવાજ અને વિડિયો રેકોર્ડ કરવાનું કાર્ય ધરાવે છે. થર્મલ ઇમેજિંગ કૅમેરાનું સંચાલન કરતી વખતે સાચવવામાં આવેલ તમામ ડિજિટલ ડેટા કમ્પ્યુટર પર જોઈ શકાય છે અને થર્મલ ઇમેજિંગ કૅમેરા સાથે પૂરા પાડવામાં આવેલ સૉફ્ટવેરનો ઉપયોગ કરીને વિશ્લેષણ કરી શકાય છે.

આ પણ જુઓ:ઇલેક્ટ્રિકલ સાધનોના સંચાલન દરમિયાન બિન-સંપર્ક તાપમાન માપન