کاربرد دماسنج مادون قرمز در صنعت شیشه

کاربرد دماسنج مادون قرمز در صنعت شیشه

در فرآیند تولید صنعت شیشه، اندازه گیری و کنترل دما یکی از ابزارهای بسیار مهم و ضروری است. اندازه گیری دمای مادون قرمز دارای مزایای عملکرد ساده، پاسخ سریع، بدون پیری، رانش کوچک، پیکربندی انعطاف پذیر است و شیشه را آلوده نمی کند. عواملی مانند راه حل ها ارزش گذاری می شوند.

در صنعت شیشه، اندازه گیری دمای اجسام شفاف و مات ضروری است. اشیاء مات شامل قالب ها، گنبدها و دیوارهای جانبی کوره های ذوب شیشه است. به عنوان جسم اندازه‌گیری شده برای اندازه‌گیری دمای غیر تماسی، شیشه یک جسم قابل مشاهده شفاف است، طیف آن در محدوده طیف مادون قرمز نزدیک است و میزان انتشار آن به طول موج و ضخامت شیشه مربوط می‌شود. زمانی که محدوده طیفی بین 5 تا 8 میکرومتر باشد، تابش آن بالاترین است، بنابراین دمای شیشه را می توان به طور قابل اعتماد در این محدوده اندازه گیری کرد. مقدار اندازه گیری شده مربوط به دمای سطح شیشه، مستقل از ضخامت شیشه، در این محدوده است و اساساً هیچ تشعشعی رخ نمی دهد. برای جلوگیری از تأثیر اندازه گیری هوای اطراف، دماسنج فقط از یک باند طیفی مادون قرمز باریک استفاده می کند. دماسنج های باکیفیت فقط در محدوده طیفی این به اصطلاح پنجره محیطی کار می کنند، زیرا به دلیل رطوبت هوا یا اکسیدهای کربن، اشعه مادون قرمز جذب نمی شود، بنابراین از اندازه گیری ناشی از تغییر رطوبت هوا یا اندازه گیری فاصله جلوگیری می شود. خطای دما محدوده باند باریک 5 (تقریباً 5 میکرومتر) برای اندازه گیری دمای سطح استفاده می شود.

دماسنج های مادون قرمز به طور کلی در محدوده طیفی 5.14 میکرومتر کار می کنند، زیرا گاز خروجی داغ ناشی از آتش سوزی در این منطقه بر مقدار اندازه گیری شده تأثیر نمی گذارد. برای سایر مناطق کاربرد، اندازه گیری دمای داخل شیشه ضروری است، زیرا لایه های شیشه نزدیک به سطح به شدت تحت تأثیر همرفت قرار می گیرند. چیزی که در اینجا باید اندازه گیری شود، شیشه ذوب شده است، بنابراین یک دماسنج در محدوده مادون قرمز نزدیک مورد نیاز است. از آنجایی که عمق نفوذ بدست آمده در طول موج های مختلف نیز متفاوت است، انتخاب پیرومتر به ضخامت لایه شیشه بستگی دارد. فناوری اندازه گیری دمای بدون تماس برای کوره های ذوب شیشه، حمام های قلع و کوره های آنیلینگ به طور فزاینده ای جایگزین اندازه گیری دمای سنتی ترموکوپل در کوره های ذوب شیشه می شود.

در مقایسه با دماسنج ها، ترموکوپل ها در دمای کار بالا و شرایط محیطی تهاجمی به سرعت پیر می شوند و به سرعت جابجا می شوند. برای محافظت از ترموکوپل ها در برخی مکان ها باید از فلز پلاتین به عنوان پوسته محافظ استفاده کرد که هزینه آن را بسیار افزایش می دهد. به طور خاص در این زمینه استفاده می شود، حتی زمانی که دمای محیط به 250 درجه می رسد بدون سیستم خنک کننده نیز می تواند کار کند. با استفاده از پیرومتر فیبر نوری می توان هزینه های نصب و بهره برداری را به میزان قابل توجهی کاهش داد. فیبر نوری را می توان با یک بدنه فولادی ضد زنگ جامد و طولانی ترین قوطی 30 متر محافظت کرد. لوازم جانبی مورد نیاز نصب مانند براکت های نصب، پاک کننده های هوا، لوله های پیپ (قابل استفاده تا 1200 درجه).

اندازه گیری قطرات شیشه
در اصل، دمای افت شیشه را فقط می توان با فناوری اندازه گیری دمای غیر تماسی به دست آورد. با توجه به زمان چرخه کوتاه، یک پیرومتر با زمان پاسخ سریع مورد نیاز است و همچنین باید بتواند دمای داخلی افت شیشه را اندازه گیری کند، که می تواند نادرست باشد زیرا دمای سطح شیشه به شدت تحت تأثیر شرایط محیطی است. عمق نفوذ شیشه توسط محدوده طیفی دماسنج تعیین می شود و انتخاب باید بر اساس نوع شیشه و اندازه قطره باشد.

به طور معمول دما برای مدت کوتاهی با استفاده از حافظه حداکثر مقدار نگه داشته و نمایش داده می شود. دماسنج مادون قرمز دیجیتال، دمای داخلی شیشه چکه‌کن را در خط تولید بطری شیشه‌ای خودکار اندازه‌گیری می‌کند و زمان پاسخ 10 میلی‌ثانیه است. اندازه گیری دمای قالب شیشه ای اندازه گیری دمای قالب شیشه ای نیز نیازمند زمان پاسخگویی سریع است زیرا قالب شیشه ای با سرعتی سریع باز و بسته می شود. از آنجایی که قرار است دمای جسم فلزی در اینجا اندازه گیری شود، حساسیت طیفی دماسنج باید در محدوده موج کوتاه مادون قرمز باشد و زمان پاسخ باید بین 1 تا 2 میلی ثانیه باشد. علاوه بر خروجی مقدار اندازه گیری شده 0-20mA یا 4-20mA، یک رابط سریال (RS232 یا RS485) نیز می تواند انتخاب شود تا پردازش داده ها توسط رایانه انجام شود. این ابزار همچنین می تواند یک براکت نصب مناسب و پوشش خنک کننده را انتخاب کند.

اندازه گیری دما در تولید شیشه تخت
برای اندازه گیری دمای شیشه مسطح نیز یک پیرومتر مناسب با دامنه طیفی 5 میکرومتر داریم، یعنی فقط دمای سطح شیشه اندازه گیری می شود. این روش اندازه گیری در حمام های قلع و لهر در خطوط تولید شیشه تخت استفاده می شود. همانطور که در بالا ذکر شد، تابش در این محدوده طیفی بسیار کم است، به طوری که تابش پرتوهای گرما عملاً تأثیری در اندازه گیری ندارد.

پردازش بیشتر شیشه و تولید لامپ
دمای سطح شیشه یک پارامتر فرآیند جالب در تولید لامپ، خمش و بازپخت شیشه تخت و پخت داغ است. اندازه گیری دما در اینجا نیز نباید ربطی به ضخامت شیشه داشته باشد، بنابراین باید از یک پیرومتر با حساسیت طیفی 5 میکرومتر نیز استفاده شود.