سیستم اندازه گیری نور و کمپراتورها
1
اندازه گیری شدت روشنایی با دستگاهی به نام نور سنج یا لوکس متر انجام میشود. هر نورسنج از سه جزء اساسی تشکیل شده است که عبارتست از دریافت کننده ، پردازشگر و نمایشگرلوکس متر وسیله اندازه گیری « شدت روشنایی» با واحد lux می باشد ، دستگاه مورد نظر «شدت نور» بر سطح سنسور را حس نموده و با توجه به ضرایب تبدیل اختصاص داده شده به دستگاه دیجیتالی شدت روشنایی محلی که سنسور در آن واقع است را نشان می دهد .
در استانداردهای مهندسی برای هر مکانی با توجه به کاربری آن میزانی از شدت روشنایی در نظر گرفته شده است که جداول آنها به تفکیک کاربری های متفاوت ، حداقل و حداکثر و شدت روشنایی مورد نیاز و حتی شدت روشنایی پیشنهادی را معین کرده است و بر اساس آنها میتوان شدت نور یک محیط را بصورت استاندارد با نرم افزارهای کامپیوتری dialux یا calclux و یا بصورت دستی محاسبه و طراحی کرد .
2
از نظر فنی دانستن اینکه یک سطح تا چه اندازه زیر تابش نور قرار گرفته مهم است ، زیرا انسان مایل است بر روی این سطح ، اشیاء را بدون خسته کردن چشم با تابش نور معینی ببینید.
واحد شدت روشنایی لوکس است . شدت روشنایی یک لوکس عبارتست از روشنایی حاصل از تابش یک لومن بر سطحی به مساحت یک متر مربع.
از آنجا که چشم قادر به تعیین شدت روشنایی نیست ، برای سنجش آن از دستگاهی کوچک به نام لوکس متر استفاده میشود.
بطور مثال شدت روشنایی خورشید در یک روز تابستان 100000 لوکس و شدت روشنایی ماه در یک شب مهتابی 15/0 لوکس است .
نوری را که یک لامپ تنگستن 60 وات به میز تحریر شما می رساند حدود 100 لوکس می باشد.
3
سرنوشت رشته ی تنگستن یک لامپ بدون حباب در هوا
4
اسپکتروفوتومتر (spectrophotometer) متشکل از دو وسیله، یعنی spectro (طیف سنج) برای تولید نور از هررنگ انتخاب شده (طول موج) و photometer (نور سنج) برای اندازه گیری شدت نور است.
تصویری از یک اسپکتروفوتومتر فلوئورسانس
5
چگونه کار می کند؟
اسپکتروفتومتر نور ثابت با طول موج دلخواه به وجود می آورد. پس از عبور نور از محلول، نور باقیمانده به قسمت نورسنجی یا فوتومتر می رود. فوتومتر از نوع فتومولتی پلایر تیوب، فوتو دیود و…
[ [Only registered and activated users can see links] ] نور را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند. سپس سیگنال های دریافت شده اندازه گیری و پردازش می شوند تا کمیت مورد نظر به دست آید. خروجی اسپکتروفوتومتر همیشه نموداری از شدت نور نسبت به طول موج است.
داده هایی که برای تولید نمودار گردآوری شده، در جدولی از شدت نور و طول موج ذخیره می شود. مقدار گراف بیان کننده مقدار عبور یا مقدار جذب است. اسپکتروفوتومترهای امروزی دیجیتالی بوده و به وسیله میکروپروسسور کنترل می شوند.
6
اجزاء اسپکتروفوتومتر
اسپکتروفوتومتر از چهار قسمت تشکیل شده است:
– منبع نور و منوکروموتور : جهت ایجاد در یک باند طیفی وسیع – نمونه – آشکارساز: در قسمت خروجی پس از عبور نور تک رنگ از ماده، سیستم دارای یک آشکارساز نوری جهت اندازه گیری شدت نور دریافت شده است. – پردازش کننده و نمایش دهنده: جهت محاسبه مقدار جذب و یا عبور نور و نمایش آن بر روی صفحه نمایشگر است. از مقایسه میزان شدت نور ورودی به نمونه مورد نظر در یک طول موج خاص با شدت نور خارج شده از آن نمونه، غلظت نمونه مورد نظر محاسبه می شود. در سیستم های جدید اسپکتروفوتومتری یک برد میکروپروسسوری به همراه یک نرم افزار طراحی شده وظیفه کنترل و ایجاد ارتباط بین بخش های مختلف سیستم، پردازش سیگنال و محاسبات و به طور کلی خودکار کردن برخی فعالیت های سیستم را بر عهده دارد.
7
انواع مختلف دستگاه اسپکتروفوتومتر
8
اسپکتروفوتومتری مرئی و ماوراء بنفش (UV/Vis) و اسپکتـروفـوتـومتـری فـرابنفـش-مـرئی-مادون قرمز نزدیک (Uv/Vis/NIR) دو نوع عمده این دستگاه هستند.
دستگاه های اسپکتروفتومتر ماوراء بنفش / مرئی به عنوان پر مصرف ترین دستگاه های اسپکتروفتومتر در آزمایشگاه بوده که در آن با توجه به میزان عبور و جذب ، غلظت مواد در یک نمونه تعیین می شود .
عموما منابع نوری قابل استفاده در این دستگاه یک لامپ هالوژن تنگستن، برای نور مرئی و یک لامپ دوتریم برای نور UVاست. این دستگاه دارای مدل مـخـتـلـفــی اســت. بــرای مـثــال سیستـم جهـت انـدازه گیری های کمی با کارایی بالا در بازه900-190 نانو متر طـراحـی شده است. کاربرد های نوعی این دستگاه عـبــارتـنــد از: آنــالـیــز رنـگــی رنـگ هـا و مـنـسـوجـات، محلول های کدر، مطالعات سینتیکی آنزیمی در علوم زیستی، بیو شیمی و آزمایشگاه های دارویی.
اسپکتـرومتـر مـرئـی/مـاورای بنفـش قـابلیـت اندازه گیری های با کارآیی بالا را تا طول موج 3300 نانو متر و با دقت بالا را ارائه می کند. از جمله کاربرد های این دستگاه می توان به مطالعه پوشش های انعکاسی و ضد انعکاسی، پوشش های اصلاح رنگ، تشخیص پهنای نوار عبوری فیلتر های فرابنفش، مرئی و مادون قرمز نزدیک اشاره کرد..
9
کار پردازش دستگاه اسپکتروفوتومتر
10
کمپراتورها:
تاریخچه کمپراتورها
11
اولین وسایل اندازه گیری نوری در سال 1922 توسط جیمز Hartness ، مدیر عامل شرکت ماشین سازی J&L اختراع شد. در این طرح از سایه جسم که بر روی صفحه نمایش چند متر دورتشکیل می شد تشکیل شده بود . با پایان این دهه ، کمپراکتور های نوری رومیزی است یکپارچه به اندازه کافی کوچک و قابل حمل و نقل را طراحی و ساخته شد .در دهه۱۹۳۰ شرکت J&L تحت رهبری Josef Stalin رکود بزرگ صادرکننده نوری به اتحاد جماهیر شوروی راکسب کرد که بیشتر برای صنایع تولید قطعات تیغ صورت تراشی ، مسواک ، دندان پزشکی ، قالبهای بطری و غیره در آن زمان کاربرد داشتند .در دهه ۱۹۴۰و بحبوحه جنگ جهانی دوم از وسایل اندازه گیر نوری جهت فرستادن موشک ها -خودرو و صنایع ساخت هواپیما استفاده های شایانی شد .وسایل اندازه گیر کم کم باپسشرفت خود دقت وسایل را نیز بالا برد.
12
مکانیزم این کمپراکتور ها به صورت آنالوگ بود تا اینکه در دهه ۱۹۷۰ اولین دستگاههای اندازه گیری دیجیتال اختراع شد .و در دهه ۱۹۹۰ نیز این وسایل این با ر با برنامه هایی خاص تو سط کامپیوتر کنترل و استفاده می شد .
13
14
کمپراترهای ابعادی(مقایسه گرهای ابعادی)ابزارهایی هستند که در اندازه گیری های طولی استفاده می شوند
وابزارهایی بسیار دقیق هستند. کمپراتور وسیله ای است که تغییر مکانهای کوچک را به تغییر مکانهای قابل رویت تبدیل می نماید. علاوه بر بزرگنمایی زیاد کمپراتورها باید شرایط زیر را دارا باشند: 1- یک اندازه معین را تکرار نمایند.
2- مقدار بزگنمایی آنها ثابت باشد. 3- با وارد نمودن نیروی کمی به فکهای اندازه گیر کار نمایند. 4- بزرگمایی های بسیارزیاد امکانپذیر است.
15
انواع کمپراتورهای مورد استفاده در اندازه گیری را می توان به دسته های زیر تقسیم کرد. a) مکانیکی
b) مکانیکی – نوری
c) پنوماتیکی
d) الکتریکی
e) جابجای سیال
16
آشنایی با کمپراتور ها
…………………………………………………………
کمپراتورComparator تعریف کمپراتور یا مقایسه کننده ها : دستگاهی که تغییر مکان کوچک را آنقدر بزرگ می نماید تا قابل مشاهده باشد را کمپراتور می گویند که توسط آنها می توان خطاهای ناچیز قطعات را تا دقت زیادی به دست آورد . نکته : توجه نمایید با کمپراتورها اندازه اسمی قطعات قابل اندازه گیری نیست و فقط می توان خطای اندازه نسبتا استاندارد را به دست آورد .
17
18
انواع کمپراتور ها:
کمپراتورهای مکانیک Mechanical Comparator کمپراتورهای مکانیکی نوری Mechanical Optical Comparator کمپراتورهای بادی Pneumatic Comparator کمپراتورهای الکتریکی) Electrical Comparator کمپراتورهای فشاری) Back-Press Comparator کمپراتورهای مکانیکیMechanical Comparator
19
اساس کار این نوع کمپراتورها توسط قطعات و ابزار آلات مکانیکی است که شامل اهرمها و بازوهای شعاعی (سیستم اهرم ) و سطوح شیب دار می باشند .
کمپراتور های مکانیکی دارای دو نوع می باشند :
1- میکرو کاتور Mikrokator))
2-کمپراتورسیگما( Sigma Comparator)
20
منابع :
www.payamsara.com
http://www.iran-eng.com/archive/index.php/t-21855.html
www.rangesystem.com
www.iran-eng.com/showthread.php/322831
21