इन्फ्रारेड तापमान मापन

परिचय

इन्फ्रारेड (Infrared) तापमान मापन एक गैर-संपर्क (Non-contact) विधि है जिसका उपयोग किसी वस्तु के तापमान को मापने के लिए किया जाता है। यह विधि वस्तुओं से उत्सर्जित होने वाले इन्फ्रारेड विकिरण को मापकर तापमान निर्धारित करती है। पारंपरिक तापमान मापन विधियों, जैसे कि थर्मोमीटर के विपरीत, इन्फ्रारेड मापन के लिए वस्तु के सीधे संपर्क में आने की आवश्यकता नहीं होती है। यह इसे गतिशील वस्तुओं, खतरनाक पदार्थों, या दुर्गम स्थानों के तापमान को मापने के लिए आदर्श बनाता है।

इन्फ्रारेड विकिरण क्या है?

सभी वस्तुएं, जिनका तापमान पूर्ण शून्य से अधिक होता है, विद्युत चुम्बकीय विकिरण (Electromagnetic radiation) उत्सर्जित करती हैं। इन्फ्रारेड विकिरण विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम का एक हिस्सा है, जो दृश्य प्रकाश की तुलना में लंबी तरंग दैर्ध्य वाला होता है। उत्सर्जित विकिरण की मात्रा और तरंग दैर्ध्य वस्तु के तापमान पर निर्भर करती है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, उत्सर्जित विकिरण की मात्रा और उसकी तरंग दैर्ध्य कम होती जाती है। यह संबंध स्टीफन-बोल्ट्जमान नियम (Stefan-Boltzmann law) द्वारा वर्णित है, जो बताता है कि किसी वस्तु द्वारा उत्सर्जित कुल विकिरण उसकी सतह के क्षेत्रफल, तापमान की चौथी घात और उत्सर्जन (Emissivity) पर निर्भर करता है।

इन्फ्रारेड थर्मोमीटर के प्रकार

विभिन्न प्रकार के इन्फ्रारेड थर्मोमीटर उपलब्ध हैं, जिनमें से प्रत्येक की अपनी विशेषताएं और अनुप्रयोग हैं:

**स्पॉट इन्फ्रारेड थर्मोमीटर (Spot Infrared Thermometers):** ये सबसे सामान्य प्रकार के इन्फ्रारेड थर्मोमीटर हैं। वे एक विशिष्ट बिंदु पर तापमान मापते हैं और आमतौर पर हाथ से पकड़ने वाले उपकरण होते हैं। इनका उपयोग रखरखाव, निर्माण और खाद्य सुरक्षा जैसे विभिन्न अनुप्रयोगों में किया जाता है। तापमान संवेदक इनका महत्वपूर्ण हिस्सा हैं।
**इन्फ्रारेड इमेजिंग कैमरे (Infrared Imaging Cameras):** ये कैमरे इन्फ्रारेड विकिरण के आधार पर एक वस्तु की थर्मल छवि बनाते हैं। वे तापमान में छोटे-छोटे अंतरों को भी दिखा सकते हैं और इनका उपयोग भवन निरीक्षण, चिकित्सा निदान और औद्योगिक रखरखाव में किया जाता है। थर्मोग्राफी इस प्रकार के कैमरे का उपयोग करने की कला है।
**फाइबर ऑप्टिक इन्फ्रारेड थर्मोमीटर (Fiber Optic Infrared Thermometers):** ये थर्मोमीटर इन्फ्रारेड विकिरण को मापने के लिए फाइबर ऑप्टिक केबलों का उपयोग करते हैं। वे उन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं जहां उपकरण को दुर्गम या खतरनाक स्थानों पर स्थापित करने की आवश्यकता होती है।
**थर्मोपाइल थर्मोमीटर (Thermopile Thermometers):** ये थर्मोमीटर तापमान परिवर्तन के कारण उत्पन्न वोल्टेज को मापते हैं। वे उच्च परिशुद्धता प्रदान करते हैं और आमतौर पर वैज्ञानिक और औद्योगिक अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं। वोल्टेज का मापन यहाँ महत्वपूर्ण है।

इन्फ्रारेड थर्मोमीटर के प्रकार
प्रकार	अनुप्रयोग	विशेषताएँ
स्पॉट इन्फ्रारेड थर्मोमीटर	रखरखाव, निर्माण, खाद्य सुरक्षा	पोर्टेबल, उपयोग में आसान
इन्फ्रारेड इमेजिंग कैमरे	भवन निरीक्षण, चिकित्सा निदान, औद्योगिक रखरखाव	थर्मल छवि प्रदान करता है, तापमान विचलन का पता लगाता है
फाइबर ऑप्टिक इन्फ्रारेड थर्मोमीटर	दुर्गम/खतरनाक स्थान	लचीला, सुरक्षित
थर्मोपाइल थर्मोमीटर	वैज्ञानिक/औद्योगिक अनुप्रयोग	उच्च परिशुद्धता, विश्वसनीय

इन्फ्रारेड तापमान मापन के सिद्धांत

इन्फ्रारेड तापमान मापन स्टीफन-बोल्ट्जमान नियम और प्लैंक के नियम (Planck's law) पर आधारित है। स्टीफन-बोल्ट्जमान नियम बताता है कि किसी वस्तु द्वारा उत्सर्जित विकिरण की कुल शक्ति उसके तापमान की चौथी घात के समानुपाती होती है। प्लैंक का नियम बताता है कि किसी वस्तु द्वारा उत्सर्जित विकिरण का वर्णक्रमीय वितरण उसकी तापमान पर निर्भर करता है।

इन्फ्रारेड थर्मोमीटर वस्तु से उत्सर्जित इन्फ्रारेड विकिरण को मापते हैं और इस जानकारी का उपयोग वस्तु के तापमान की गणना करने के लिए करते हैं। विकिरण की मात्रा सीधे तापमान से संबंधित होती है।

तापमान (T) की गणना करने का सूत्र इस प्रकार है:

T = (C₂ / λmax)

जहां:

T = तापमान (केल्विन में)
C₂ = दूसरा विकिरण स्थिरांक (लगभग 0.014388 m·K)
λmax = उत्सर्जित विकिरण की अधिकतम तरंग दैर्ध्य (मीटर में)

हालांकि, वास्तविक दुनिया में, इन्फ्रारेड थर्मोमीटर सीधे λmax को नहीं मापते हैं। इसके बजाय, वे एक विशिष्ट तरंग दैर्ध्य रेंज में विकिरण की तीव्रता को मापते हैं और फिर तापमान की गणना करने के लिए एक एल्गोरिदम का उपयोग करते हैं।

उत्सर्जन (Emissivity)

उत्सर्जन एक वस्तु की इन्फ्रारेड विकिरण उत्सर्जित करने की क्षमता का माप है। यह 0 से 1 के बीच एक संख्या है, जहां 1 का उत्सर्जन एक आदर्श ब्लैकबॉडी (Blackbody) का प्रतिनिधित्व करता है, जो सभी आपतित विकिरण को अवशोषित करता है और अधिकतम मात्रा में विकिरण उत्सर्जित करता है। वास्तविक वस्तुएं ब्लैकबॉडी नहीं हैं और उनका उत्सर्जन 1 से कम होता है।

उत्सर्जन का मान वस्तु की सतह की सामग्री, रंग और बनावट पर निर्भर करता है। इन्फ्रारेड तापमान मापन की सटीकता के लिए उत्सर्जन को जानना महत्वपूर्ण है। यदि उत्सर्जन गलत तरीके से सेट किया गया है, तो तापमान माप गलत होगा। ब्लैकबॉडी विकिरण को समझना उत्सर्जन को समझने के लिए महत्वपूर्ण है।

विभिन्न सामग्रियों के उत्सर्जन मान:

काले रंग की सतह: 0.95 - 1.0
सफेद रंग की सतह: 0.5 - 0.8
पॉलिश धातु: 0.05 - 0.1
अपरिष्कृत धातु: 0.2 - 0.5

इन्फ्रारेड तापमान मापन के अनुप्रयोग

इन्फ्रारेड तापमान मापन के कई अनुप्रयोग हैं, जिनमें शामिल हैं:

**औद्योगिक रखरखाव:** मशीनरी और उपकरणों के तापमान की निगरानी करना ताकि ओवरहीटिंग और विफलता से बचा जा सके। भविष्य कहनेवाला रखरखाव में इसका महत्वपूर्ण योगदान है।
**भवन निरीक्षण:** इमारतों में ऊर्जा के नुकसान का पता लगाना, जैसे कि खराब इन्सुलेशन या लीक। ऊर्जा दक्षता बढ़ाने में मदद करता है।
**चिकित्सा निदान:** शरीर के तापमान को मापना और सूजन वाले क्षेत्रों का पता लगाना। चिकित्सा उपकरण में उपयोग किया जाता है।
**खाद्य सुरक्षा:** खाद्य पदार्थों के तापमान की निगरानी करना ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि वे सुरक्षित तापमान पर संग्रहीत और पकाया जा रहा है। खाद्य प्रसंस्करण में महत्वपूर्ण।
**मोटर वाहन उद्योग:** इंजन और ब्रेक के तापमान की निगरानी करना। ऑटोमोटिव इंजीनियरिंग का हिस्सा।
**विद्युत निरीक्षण:** विद्युत पैनलों और तारों के तापमान की निगरानी करना ताकि ओवरलोडिंग और आग से बचा जा सके। विद्युत सुरक्षा के लिए महत्वपूर्ण।
**पर्यावरण निगरानी:** पानी और वायु के तापमान की निगरानी करना। पर्यावरण विज्ञान में उपयोगी।
**धातुकर्म:** पिघले हुए धातुओं के तापमान की निगरानी करना। धातुकर्म प्रक्रिया को नियंत्रित करने में मदद करता है।
**प्लास्टिक प्रसंस्करण:** प्लास्टिक के तापमान की निगरानी करना। प्लास्टिक इंजीनियरिंग में उपयोग किया जाता है।

इन्फ्रारेड तापमान मापन में त्रुटियों के स्रोत

इन्फ्रारेड तापमान मापन में कई त्रुटियों के स्रोत हो सकते हैं, जिनमें शामिल हैं:

**उत्सर्जन में त्रुटि:** गलत उत्सर्जन मान का उपयोग करने से तापमान माप में त्रुटि हो सकती है।
**परिवेश का तापमान:** परिवेश का तापमान थर्मोमीटर के माप को प्रभावित कर सकता है।
**दूरी:** थर्मोमीटर और वस्तु के बीच की दूरी माप को प्रभावित कर सकती है।
**वायुमंडलीय हस्तक्षेप:** हवा में मौजूद धूल, नमी और अन्य कण इन्फ्रारेड विकिरण को अवशोषित या प्रतिबिंबित कर सकते हैं, जिससे माप में त्रुटि हो सकती है।
**सतह की स्थिति:** सतह की खुरदरापन, गंदगी या कोटिंग माप को प्रभावित कर सकती है।
**दृष्टि क्षेत्र (Field of View):** थर्मोमीटर का दृष्टि क्षेत्र उस क्षेत्र को निर्धारित करता है जिससे वह विकिरण को मापता है। यदि दृष्टि क्षेत्र में अन्य वस्तुएं हैं, तो माप गलत हो सकता है। ऑप्टिक्स का ज्ञान यहां उपयोगी है।

इन्फ्रारेड तापमान मापन के लिए सावधानियां

इन्फ्रारेड तापमान मापन करते समय निम्नलिखित सावधानियां बरतनी चाहिए:

वस्तु के उत्सर्जन मान को जानना महत्वपूर्ण है। यदि उत्सर्जन ज्ञात नहीं है, तो इसे अनुमानित करने के लिए एक उत्सर्जन टेप का उपयोग किया जा सकता है।
थर्मोमीटर को वस्तु से उचित दूरी पर रखें।
माप को प्रभावित करने वाले किसी भी हस्तक्षेप से बचें।
थर्मोमीटर को नियमित रूप से कैलिब्रेट करें।
सुरक्षा सावधानियों का पालन करें, खासकर उच्च तापमान वाली वस्तुओं को मापते समय। सुरक्षा प्रोटोकॉल का पालन करना आवश्यक है।

तकनीकी विश्लेषण और बाइनरी ऑप्शंस में इन्फ्रारेड डेटा का उपयोग

हालांकि सीधे तौर पर बाइनरी ऑप्शंस ट्रेडिंग में इन्फ्रारेड तापमान डेटा का उपयोग नहीं किया जाता है, लेकिन औद्योगिक प्रक्रियाओं और वस्तुओं की निगरानी के लिए इसका उपयोग किया जा सकता है जिनके मूल्य बाइनरी ऑप्शंस के माध्यम से ट्रेड किए जा सकते हैं। उदाहरण के लिए, यदि किसी विशेष धातु के उत्पादन की प्रक्रिया में तापमान महत्वपूर्ण है, तो इन्फ्रारेड डेटा का उपयोग उस प्रक्रिया की दक्षता और उत्पाद की गुणवत्ता का मूल्यांकन करने के लिए किया जा सकता है, जिससे संभावित रूप से बाइनरी ऑप्शंस ट्रेडों को सूचित किया जा सकता है।

**वॉल्यूम विश्लेषण:** इन्फ्रारेड डेटा का उपयोग उत्पादन मात्रा को ट्रैक करने के लिए किया जा सकता है, जो वॉल्यूम विश्लेषण के लिए महत्वपूर्ण है।
**ट्रेंड विश्लेषण:** तापमान में रुझानों का उपयोग भविष्य के मूल्य आंदोलनों का अनुमान लगाने के लिए किया जा सकता है। ट्रेंड लाइन्स का उपयोग किया जा सकता है।
**सपोर्ट और रेजिस्टेंस स्तर:** इन्फ्रारेड डेटा का उपयोग उत्पादन लागत और आपूर्ति श्रृंखला दक्षता में बदलाव के आधार पर सपोर्ट और रेजिस्टेंस स्तर की पहचान करने के लिए किया जा सकता है।
**रिस्क मैनेजमेंट:** तापमान से संबंधित जोखिमों की पहचान और प्रबंधन के लिए इन्फ्रारेड डेटा का उपयोग किया जा सकता है, जो रिस्क मैनेजमेंट रणनीति का हिस्सा हो सकता है।
**फंडामेंटल एनालिसिस:** इन्फ्रारेड डेटा का उपयोग किसी कंपनी की उत्पादन दक्षता और लागत संरचना का मूल्यांकन करने के लिए फंडामेंटल एनालिसिस के हिस्से के रूप में किया जा सकता है।
**मूविंग एवरेज:** तापमान डेटा पर मूविंग एवरेज लागू करके रुझानों की पहचान की जा सकती है।
**बोलिंगर बैंड्स:** तापमान डेटा की बोलिंगर बैंड्स का उपयोग अस्थिरता को मापने के लिए किया जा सकता है।
**आरएसआई (रिलेटिव स्ट्रेंथ इंडेक्स):** तापमान डेटा पर आरएसआई का उपयोग ओवरबॉट या ओवरसोल्ड स्थितियों की पहचान करने के लिए किया जा सकता है।
**एमएसीडी (मूविंग एवरेज कन्वर्जेंस डाइवर्जेंस):** तापमान डेटा पर एमएसीडी का उपयोग रुझानों में बदलाव की पहचान करने के लिए किया जा सकता है।
**फिबोनाची रिट्रेसमेंट:** तापमान डेटा पर फिबोनाची रिट्रेसमेंट का उपयोग संभावित समर्थन और प्रतिरोध स्तरों की पहचान करने के लिए किया जा सकता है।
**एलिओट वेव थ्योरी:** तापमान डेटा पर एलिओट वेव थ्योरी का उपयोग बाजार के रुझानों का विश्लेषण करने के लिए किया जा सकता है।
**कैंडलस्टिक पैटर्न:** तापमान डेटा को कैंडलस्टिक पैटर्न के रूप में प्रदर्शित करके रुझानों और संभावित रिवर्सल की पहचान की जा सकती है।
**पिवट पॉइंट्स:** तापमान डेटा पर पिवट पॉइंट्स का उपयोग समर्थन और प्रतिरोध स्तरों की पहचान करने के लिए किया जा सकता है।
**चार्ट पैटर्न:** तापमान डेटा को चार्ट पैटर्न के रूप में प्रदर्शित करके संभावित मूल्य आंदोलनों का अनुमान लगाया जा सकता है।

निष्कर्ष

इन्फ्रारेड तापमान मापन एक बहुमुखी और शक्तिशाली तकनीक है जिसका उपयोग विभिन्न अनुप्रयोगों में किया जा सकता है। यह एक गैर-संपर्क विधि है जो सटीक और विश्वसनीय तापमान माप प्रदान करती है। उत्सर्जन, परिवेश का तापमान और दूरी जैसे त्रुटियों के स्रोतों से अवगत होना महत्वपूर्ण है, और इन्फ्रारेड तापमान मापन करते समय उचित सावधानियां बरतनी चाहिए।

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