المپياد جهاني فيزيك
 پيوندهاي المپياد فيزيك
 
 گرمانگار 2 (زنگ تفريح شماره‌ي 225)
گرمانگار 2 (زنگ تفريح شماره‌ي 225)زنگ تفريح فيزيك
دمانگاشت،‌ دمانگار،‌ تابش گرمايي،‌ تصويربرداري گرمايي
 انرژي گرمايي

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

تصاوير گرمايي يا دمانگاشت‌ها تصويري مرئي از ميزان انرژي گسيلي، رسانشي و بازتابي فروسرخ يك جسم را نشان مي‌دهد. چون منابع گرمايي متعددي در يك محيط وجود دارد،‌ نمي‌توان دماي يك جسم را خيلي دقيق با اين روش بدست آورد. دوربين گرمايي مي‌تواند الگوريتمي درست كند كه داده‌ها را تفسير و بعد تصوير بسازد. اگرچه تصوير ناظر را در دماي تقريبي‌اش نشان مي‌دهد، ولي دوربين از منابع متعدد داده‌ها برمبناي منباع گرمايي كه مي‌تواند در گستره اندازه‌گيري‌اش داشته باشد،‌ استفاده مي‌كند و مي‌تواند بجاي دماي دقيق، مقدار آن را اندازه بگيرد.

 

 

اين پديده ممكن است با فرمول انرژي ورودي=انرژي گسيلي+انرژي گذار+انرژي انعكاسي، محسوس‌تر باشد كه انرژي ورودي را ما بصورت تصوير گرمايي مي‌بينيم. اگر چسمي از محيط اطرافش گرم‌تر باشد،‌توان گذار اتفاق مي‌افتد و توان از گرما به سرما بنا به اصل قانون دوم ترموديناميك تابش خواهد داشت. بنابراين منطقه‌ي سرد در گرمانگار وجودت داشته باشد، جسم تابش گسيلي از جسم سرد را جذب خواهد كرد. توان دو جسم براي گسيل يا جذب اين تابش گسيل ناميده مي‌شود. در محيط بيرون، انتقال سرما از طريق بايد ممكن است كه انتقال سرما از طريق باد هم ممكن است اتفاق بيفتد كه از دقت اندازه‌گيري كم ميكند.

 

دوربين‌هاي تصويربرداري گرمايي از الگوريتم‌هاي رياضياتي استفاده مي‌كنند. فقط اين‌دوربين‌ها مي‌توانند طيف الكترومغاطيس تابش را آشكارسازي كنند و چشم فقط بخشي از گستره‌ي مرئي را مي‌بيند كه خود جزو طيف الكترومغناطيس. دوربين تصويري از آشكارسازي‌اش را معمولا ً با فرمت JPG نشان مي‌دهد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

بعضي اجسام تابش‌هاي مختلفي در طول‌موج‌هاي بلند دارند. اين تابش‌ها مي‌تواند بصورت تابعي از دما تغيير كند. براي اينكه تصوير توليد شود،‌ گرمانگار را در جدول‌هاي تابش بررسي كرد تا مقدار تابش جسم را بتوانيم با آن مقايسه كنيم. الگورتيم دوربين دما را با استفاده از گسيل براي محاسبه‌ي دمايي كه بيشتر به جسم واقعي نزديك است تصحيح مي‌كند.

 

 

تفاوت بين فروسرخ و گرمانگار

فيلم IR (تابش فروسرخ) در گستره‌ي 250 تا 500 درجه سلسيوس و گرمانگار 50- تا 2000 درجه سلسيوس هستند. بنابراين دماي جسمي كه دوربين فروسرخ نشان مي‌دهد حداقل بايد 250 درجه سلسيوس باشد. دوربين‌هاي ديد درشب و نجومي در دماي بسيار پايين بايد تصويربرداري كنند. بنابراين دوربين‌هاي فروسرخ براي پيدا كردن هدف‌هاي خاص مثل منشا آتش‌سوزي و هسته اصلي دماي بالاي يك منطقه و غيره هم مي‌تواند مفيد باشد. ولي همچنان گستره‌ي گرمانگار از آن خيلي بيشتر است.

 

 

تصاوير پوزيتيو (مثبت) و پويا در گرمانگاري

همه‌ي اجسام بالاي صفر مطلق (يعني صفر كلوين)‌ هستند و درنتيجه تابش فروسرخ دارند. پس يك راه خيلي خوب مي‌تواند اندازه‌گيري تغييرات گرمايي با استفاده از دوربين‌هاي فروسرخ است كه با نام FPA (focal plane array) معروفند و مي توانند گستره‌ي 3 تا5 ميكرومتر در ميانه‌هاي طيف و طول‌موج بلند 7تا14 ميكرومتر را آشكارسازي كنند كه با نام‌هاي MWR و LWIR متناظر است با پنجره‌هاي گذار فروسرخ. منظور از پنجره همان گستره‌ي عبوري و قابل آشكارسازي اين ابزار است.

در گرمانگاري پوزيتيو، مشخصه‌ي مورد بررسي طبيعتاً بايد دماي خيلي‌بالا يا خيلي پايين داشته باشد تا از بقيه‌ي تصوير متمايز باشد. كاربردهاي خاص اين روش، نجات جان آسيب‌ديدگان وقايع مختلف و استفاده پزشكي است.

در گرمانگاري پويا، منبع انرژي بايد تضاد گرمايي بارزي نسبت به محيط اطرافش داشته باشد ولي مهم توصير زمينه است.

 

 

 

مزيت‌هاي گرمانگاري

1.     تصوير مرئي از ميزان گرماي جسم در گستره‌ي وسيعي از دماها را نشان مي‌دهد.

2.     مي‌تواند هدف‌هاي متحرك را شناسايي و دنبال كند.

3.     توده‌هاي بدخيم را ميتواند شناسايي كند. دماهاي بالاتر نشان از برطرف مشكلاتي مثل توده‌هاي غيرطبيعي در بدن هستند.

4.     مناطق غيرقابل دسترس را مي‌توان با آن‌ها مشاهده كرد.

5.     روش غيرمخرب شناسايي بخصوص در پزشكي است.

6.     در تاسيسات لوله‌كشي هم براي شناسايي بخش‌هاي آسيب ديده يا خاص كاربرد دارد.

7.     اجسام را در تاريكي شناسايي مي‌‌كند.

محدوديت‌ها و مضرات گرمانگاري

 

1.     باتوجه به حجم كم تصاوير، كيفيتشان مطلوب نيست. انواع خوب بالاي 6000 دلار به بالا فروخته مي‌شوند.

2.     گاهي به‌سختي مي‌توان تصاوير را با جزييات تشخيص داد. بخصوص در روش پويا.

3.     اندازه‌گيري دقيق دما، به دليل گسيل‌هاي متفاوت و بازتاب سطحي ممكن نيست.

4.     بيشتر دوربين‌ها +/- 2 درصد يا بدتر دقت دارند نسبت به روشهاي تماسي. منظور از روش تماسي اندازه‌گيري دما از طريق قرار دادن گرماسنج يا دماسنج در محيط به‌طور مستقيم است.

5.     فقط به‌طور مستقيم مي‌تواند دماي سطحي را نشان دهد.

 

كاربردها

 

 

9.     پژوهش‌هاي بنيادي

10. فرايند كنترل (كارخانه‌‌ها و تأسيسات)

11. آزمايش غيرمخرب

12. امنيت نظامي

13. تصويربرداري شيميايي

14. آتشفشان‌شناسي Volcanology

15. ساختما‌ن‌سازي

1.     مانيتور كردن شرايط هوايي

2.     تصويربرداري ديجيتال فروسرخ در بيمارستان‌ها

3.     تصويربرداري پزشكي

4.     ماموگرافي فروسرخ

5.     عكاسي در باستان‌شناسي

6.     گرماشناسي

7.     دامپزشكي

8.     ديد در شب

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

اين نوع دوربين انرژي را در طول‌موج‌هاي فروسرخ به نور مرئي تبديل مي‌كنند. طيف و مقدار تابش دماي سطحي اجسام دارد. به همين دليل كار تصويربرداري راحت‌تر مي‌شود. عوامل ديگري مثل ميزان گسيل تابش هرجسم مي‌تواند در اين اندازه‌گيري تعيين كننده باشد. گاهي اجسام نسبت به دمايي كه دارند كم‌تر تابش دارند. يه عامل ديگر جذب گرما توسط جو زمين است.

1390/9/8لينک مستقيم

نظر شما پس از تاييد در سايت قرار داده خواهد شد
نام :
پست الکترونيکي :
صفحه شخصي :
نظر:
تاییدانصراف
 
 المپياد فيزيك

 

     

 

 

صفحه‌ي اصلي

     

 

راهنماي سايت

     

 

 

آموزش

     

 

بانك سوال

     

 

 

مسابقه

     

 

 

زنگ تفريح

     

 

 

مصاحبه و گزارش

     

 

 

معرفي كتاب

     

 

 

مشاوره

     

 

 

پرسش‌و‌پاسخ‌علمي

     

 

اخبار

 

فعاليت‌هاي علمي

 سايت‌هاي المپياد فيزيك
 بازديدها
كاربران غيرعضو آنلاينكاربران غيرعضو آنلاين:  1306
 كاربران عضو آنلاين:  0
  کل كاربران آنلاين:  1306