비접촉으로 온도를 재는건 어떤 원리인가요 ?
안녕하세요. 다양하고 신기한 측정기들이 존재하는데요 ~
그중에서도 비접촉으로 대상 ( 물체 혹은 생물 )의 온도, 체온을 재는 온도계, 체온계의 경우
어떤 원리로 작동하고 측정하게 되는건지 궁금합니다.
안녕하세요. 황태현 전문가입니다.
비접촉으로 온도를 측정하는 온도계나 체온계는 요즘 일상에서 많이 사용되고 있는데, 어떻게 작동하는지 궁금하신 것 같아요. 이런 비접촉 온도계가 작동하는 원리를 알면 더 흥미롭겠죠. 비접촉식 온도 측정 장치는 주로 적외선 방사의 원리를 이용합니다. 조금 더 자세히 설명드릴게요.
비접촉식 온도계와 체온계는 적외선(IR, Infrared) 센서를 사용합니다. 모든 물체는 그 온도에 따라 적외선 방사 에너지를 방출하는데, 비접촉식 온도계는 물체에서 방출되는 적외선을 감지하여 그 온도를 측정합니다. 이 적외선의 강도는 물체의 온도에 비례하기 때문에, 감지된 적외선의 양을 통해 물체의 온도를 계산할 수 있습니다.
좀 더 구체적으로, 적외선 센서는 물체에서 방출되는 적외선 복사를 포착하고 이를 전기 신호로 변환합니다. 이 전기 신호는 온도에 따라 달라지기 때문에, 온도계 내부의 마이크로프로세서가 이 신호를 분석하여 온도로 변환합니다. 이 과정을 통해 사용자는 디스플레이에서 정확한 온도 값을 확인할 수 있게 됩니다.
예를 들어, 피부의 온도를 측정하는 비접촉식 체온계의 경우, 피부 표면에서 방출되는 적외선을 감지하여 체온을 측정합니다. 이 장치들은 보통 피부 표면의 적외선 복사량을 측정하여 체온으로 환산하며, 이때 중요한 것은 교정 값입니다. 적외선 체온계는 피부와 장치 사이의 거리를 고려하고, 주변 온도도 함께 보정하여 정확한 값을 제공하도록 설계되어 있습니다.
또한, 산업용 비접촉식 온도계도 비슷한 원리로 작동합니다. 예를 들어, 고온의 용광로 내부 온도를 측정하거나, 회전하는 기계 부품의 온도를 측정할 때도 적외선 센서를 이용합니다. 이런 용도에서는 매우 높은 온도를 측정해야 하므로, 센서의 감도와 정확도가 더욱 중요합니다.
이러한 비접촉 온도 측정 방식의 가장 큰 장점은 안전성과 편리성입니다. 물체나 사람과 직접 접촉할 필요가 없기 때문에, 위험하거나 접근이 어려운 대상의 온도를 측정할 때 매우 유용합니다. 예를 들어, 사람의 체온을 신속하게 측정해야 하는 경우나, 고온의 장비를 점검할 때도 비접촉식 온도계가 유용하게 쓰입니다.
따라서, 비접촉으로 온도를 재는 원리는 적외선 방사를 감지하여 온도를 계산하는 적외선 센서의 작동 원리에 기초하고 있습니다. 이런 원리를 활용하면 다양한 상황에서 빠르고 정확하게 온도를 측정할 수 있습니다.
도움 되시길 바랍니다. 감사합니다.
안녕하세요. 서종현 전문가입니다.
비접촉 온도계는 주로적외선 복사 원리를 이용합니다. 모든 물체는 절대영도 이상에서 적외선 형태의 열 복사를 방출하는데, 비접촉 온도계는 이 적외선을 센서로 감지해 대상 물체가 방출하는 적외선 에너지 양을 측정합니다. 측정된 적외선 에너지를 바탕으로 물체의 온도를 계산하죠, 이런 방식은 대상에 직접 접촉하지 않아 감염 위험이 적고, 빠르게 온도를 측정할수있어 의료, 산업 현장 등에서 널리 사용됩니다. 특히 체온계는 피부 표면에서 방출되는 적외선을 감지해 체온을 간편하고 안전하게 측정합니다.
안녕하세요. 강상우 전문가입니다.
비접촉 온도 측정은 물체에 직접 접촉하지 않고, 물체에서 방출되는 적외선을 감지하여 온도를 측정하는 방식입니다. 마치 열을 느낄 때 손을 대지 않고도 따뜻함을 감지하는 것처럼, 적외선 온도계는 이러한 자연 현상을 이용합니다.
모든 물체는 열을 방출합니다: 온도를 가진 모든 물체는 적외선이라는 에너지를 방출합니다. 이때 방출되는 적외선의 양은 물체의 온도에 비례합니다. 즉, 온도가 높을수록 더 많은 적외선을 방출합니다.
적외선 감지: 적외선 온도계는 특수한 렌즈를 통해 물체에서 방출되는 적외선을 모아 감지합니다. 감지된 적외선 신호는 전기 신호로 변환되어 처리됩니다.
온도 계산: 처리된 전기 신호는 미리 설정된 알고리즘을 통해 온도 값으로 변환됩니다. 이때 물체의 방사율이라는 값을 고려해야 합니다. 방사율은 물체가 얼마나 효율적으로 적외선을 방출하는지를 나타내는 값으로, 물체의 재질에 따라 다릅니다.
안녕하세요. 기계공학 전문인 박성수 전문가입니다.
비접촉으로 온도를 측정하는 장치는 적외선 온도계입니다. 작동 원리는 물체 표면에서 방출되는 적외선을 탐지해 적외선 센터가 물체에서 방출되는 적외선의 강도를 측정합니다. 그리고 이 측정 값을 전기 신호로 변환해 물체의 표면 온도를 계산할 수 있는 것입니다.
안녕하세요. 박온 전문가입니다.
비접촉 온도계는 적외선을 이용해 온도를 측정합니다. 물체에서 방출된 적외선 복사를 감지하여 온도를 계산하는 방식이죠.
측정된 적외선의 양에 따라 온도를 측정할 수 있습니다.
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.
말씀하시는 비접촉시 온도계는
빛을 이용하여 비접촉으로 측정할 경우
물체의 온도에 따른 에너지 전달량이 가시광선의 10만 배에 해당하기 때문에 측정이 유리한 면이있기에
적외선을 사용한 온도계가 일반적 입니다.
1 , 대략적 측정원리를 보면
렌즈, 필터, 디텍터, 증폭회로, 선형회로를 거쳐 출력에 해당하는 구조로 되어 있습니다.
우선 렌즈는 대상 물체에서 발산하는 빛을 모아주는 역할을 합니다. 여기서 명확히 하고 넘어갈 것은,
가끔 적외선 온도계에서 빛을 발사해서 돌아오는 빛을 측정하는 것으로 오해하는 사람들이 많은데
실은 적외선 온도계로부터 방출되는 유일한 빛은 측정위치를 표시하기 위한 포인터가 대부분입니다.
즉, 적외선 온도계는 렌즈를 통해 빛을 받아 모으는 것이며 빛을 발사해서 되돌아오는 빛을 받는 것이 아닙니다
다음은 디텍터가 읽을 수 있는 영역의 파장만을 남긴다.
파장에 따른 필터를 적용하여 필요한 영역의 빛만 남기고 나머지는 필터를 통해 제외됩니다.
그리고 필터를 통과한 빛은 디텍터로 측정됩니다.
증폭된 신호는 선형화를 시키게 되는데, 이것은 온도를 일정하게 측정할 수 있도록 광자의 량에 대한 데이터로 선형화 하는 것입니다.
이렇게 측정된 결과를 방사율(emissivity)이라는 파라메터 등을 적용하고 보정하여 대상 물체의 온도에 해당하는 전류값/전압값을 디스플레이 장치로 보내 우리가 보는 온도 숫자로 나타내게 됩니다.
이것이 개략적인 적외선 온도계의 측정원리입니다.
2, 투컬러 온도계 측정 원리
근소한 차이의 각기 다른 파장영역대(例. 1.0μm와 1.6μm)를 갖는 두 개의 detector들이
각각 감지한 열에너지를 비율로써 계산하여 측정온도값을 산출합니다.
투컬러 온도계에 내장되는 detector는 대부분 단원소반도체인 Si/Si-Layered Detector이나
III-V족 3종화합물반도체인 InGaAs가 이용됩니다
투컬러 온도계는 각기 다른 파장영역대를 가진 두 개의 detector에 의해 측정된 두 시그널값들을
비교, 측정온도값을 산출함으로써 일반센서들(one-color sensor)에 비해
측정물체의 방사율 변화에 대하여 훨씬 정확한 장점이 있습니다.
투컬러 온도계는 두 개의 detector가 내장되어있기 때문에
구조상 두 개의 optical channel과 두 개의 electrical channel로 구성되어 있습니다
이 방식은 1의 일반적 방식에 비해 더 정확한 측정결과를 나타냅니다ㅣ
일단 모든 경우에서
적외선 온도계가 적외선을 쏴서 반사되는 빛을 읽는 게 아니라는 점과
비 접촉식의 한계로 광량을 측정하여 온도를 산정하는 만큼 오차발생 여지가 있다는 부분은 명심해야 합니다.
허나 산업현장에서는 비접촉식 밖에 쓸 수없는 경우가 많고
요즘은 일반가정에서도 요리 등 에 활용 경우가 많습니다.
안녕하세요. 안다람 전문가입니다.
비접촉 온도게 와 체온계 작동 원리
적외선 감지
물체가 방출하는 적외선 감지
열 에너지 변환
적외선을 전기 신호로 변환
온도 계산
신호를 바탕으로 온도 계산
보정 및 표시
주변 환경 고려해 보정 후 결과 표시
특징
빠른 측정 가능
원거리 측정 가능
