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Pyrometer in Hindi-किसी बस्तु या पदार्थ का तापमान वह भौतिक गुण है जिसका उपयोग यह बताने के लिए किया जा सकता है कि कोई वस्तु या पदार्थ कितना गर्म या ठंडा है। तापमान को स्थिति के आधार पर विभिन्न पैमानों और इकाइयों में मापा जा सकता है। विभिन्न उपकरणों और तकनीकों का उपयोग करके किसी भी बस्तु या पदार्थ का तापमान मापा जा सकता है। तापमान को विभिन्न तकनीकों का उपयोग करके मापा जा सकता है, जिसमें थर्मामीटर (कांच में तरल)- thermometers (liquid in glass), विद्युत प्रतिरोध थर्मामीटर(electric resistance thermometers-RTD), विकिरण थर्मामीटर / अवरक्त थर्मामीटर / पायरोमीटर(radiation thermometers/infrared thermometers/pyrometers), थर्मोकपल(thermocouples), सिलिकॉन डायोड(silicon diodes), द्विधातु उपकरण(bimetallic devices), बल्ब और केशिका उपकरण(bulb and capillary devices), निरंतर मात्रा गैस और दबाव(constant volume gas, and pressure gas thermometers) थर्मामीटर शामिल हैं। बस्तु या पदार्थ के भौतिक गुणों के आधार पर केल्विन (K) की SI इकाई के अलावा तापमान को सेल्सियस और फारेनहाइट (F) स्केल में भी मापा जा सकता है। इस लेख में पायरोमीटर(Pyrometer) की परिभाषा के साथ-साथ इसके प्रकार, लाभ और कमियों पर चर्चा करेंगे।
पायरोमीटर क्या है | What is Pyrometer in Hindi:
पायरोमीटर तापमान मापने का एक उपकरण है जिसका उपयोग किसी वस्तु द्वारा उत्सर्जित विद्युत चुम्बकीय विकिरण को ट्रैक करने के लिए भी किया जाता है। ये विभिन्न प्रकार की वर्णक्रमीय श्रेणियों(spectral ranges) में आते हैं। पायरोमीटर को वर्णक्रमीय श्रेणी (spectral ranges) के आधार पर 1-रंग, 2-रंग और उच्च गति वाले पायरोमीटर में वर्गीकृत किया जाता है। पायरोमीटर का उपयोग किसी वस्तु की सतह के तापमान को मापने के लिए किया जाता है, जो वस्तु से निकलने वाले विकिरण (इन्फ्रारेड या दृश्यमान) द्वारा पता किया जाता है। पायरोमीटर को अवरक्त थर्मामीटर(infrared thermometers), विकिरण थर्मामीटर(radiation thermometers) या गैर-संपर्क थर्मामीटर(non-contact thermometers) के रूप में भी जाना जाता है। ऊर्जा को अवशोषित करने और किसी भी तरंग दैर्ध्य पर EM तरंगों की तीव्रता को मापने की उनकी क्षमता के कारण, पायरोमीटर फोटोडेटेक्टर उपकरणों के रूप में काम करते हैं।
भट्टियों के उच्च तापमान को पायरोमीटर का उपयोग करके मापा जाता है। पायरोमीटर तापमान को बहुत जल्दी, सटीक, visually और सटीक रूप से मापने में सक्षम है। पायरोमीटर विभिन्न प्रकार की वर्णक्रमीय श्रेणियों(spectral ranges में उपलब्ध हैं, जिनमें गैर-धातुओं के लिए लंबी तरंग रेंज और धातुओं के लिए छोटी तरंग रेंज शामिल हैं।
तापमान की माप के दौरान वस्तु से निकलने वाले विकिरण को मापने के लिए रंगीन पायरोमीटर(कलर पायरोमीटर) लगाया जाता है। ये वस्तु के तापमान को मापने में बहुत सटीक हैं। इसलिए इन उपकरणों में बहुत कम माप त्रुटियां होती हैं।
दो वर्णक्रमीय श्रेणियों(spectral ranges) के साथ दो विकिरण तीव्रता के अनुपात की गणना कलर पायरोमीटर का उपयोग करके की जाती है। ये Metis M3 और H3 श्रृंखला के साथ-साथ Capella C3 पोर्टेबल श्रृंखला में विभिन्न संस्करणों( different version) में आते हैं।
M3 उपकरणों की तुलना में अधिक तेज़ और सटीक रूप से, तापमान को मापने के लिए उच्च गति वाले पायरोमीटर का उपयोग किया जाता है। इनका उपयोग क्रमशः 1-रंग और 2-रंग पायरोमीटर(with 1-color and 2-color pyrometers) के साथ किया जा सकता है। ये Pyrometer तापमान को उचित तरीके से माप सकते हैं और तेजी से चलती वस्तुओं (rapidly moving objects) के सटीक तापमान माप कर देते हैं।
पायरोमीटर का कार्य सिद्धांत| Working Principle of Pyrometer in hindi:-
जैसे की उपर बताया है पायरोमीटर किसी वस्तु से निकलने वाली ऊष्मा(heat) और विद्युत चुम्बकीय विकिरण(electromagnetic radiation) को मापने के लिए उपकरण हैं। ये विभिन्न वर्णक्रमीय श्रेणियों (spectral ranges)में आते हैं। पायरोमीटर को उनकी वर्णक्रमीय सीमा के आधार पर 1-रंग, 2-रंग और उच्च गति श्रेणियों में विभाजित किया जाता है।
पायरोमीटर का मूल कार्य सिद्धांत यह है कि यह किसी वस्तु के तापमान को उसके सीधे संपर्क में आए बिना उत्सर्जित होने वाली गर्मी या विकिरण का पता लगाकर मापता है। विकिरण की तीव्रता के आधार पर, यह तापमान को मापता है। ऑप्टिकल सिस्टम और डिटेक्टर, जिनका उपयोग वस्तु की सतह के तापमान को मापने के लिए किया जाता है, पायरोमीटर के दो मूल भाग (part)हैं।
ऑप्टिकल सिस्टम किसी उस वस्तु से उत्सर्जित ऊर्जा को कैप्चर करता है जिसकी सतह का तापमान पायरोमीटर से मापा जाना होता है। डिटेक्टर, जो विकिरण तरंगों(radiation waves) के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होता है, को तब विकिरण(radiation) दिया जाता है। डिटेक्टर का आउटपुट विकिरण(radiation) के परिणामस्वरूप वस्तु के तापमान को बताता है। ध्यान रखें कि वस्तु का तापमान विकिरण के स्तर का विश्लेषण करने के लिए उपयोग किए जाने वाले डिटेक्टर के तापमान के सीधे आनुपातिक होता है।
निरपेक्ष तापमान से परे(Beyond the absolute temperature,), प्रत्येक लक्षित वस्तु अपने वास्तविक तापमान (-273.15 डिग्री सेंटीग्रेड) के आधार पर विकिरण का उत्सर्जन करती है। उत्सर्जित होने वाले इस विकिरण को इन्फ्रारेड(Infrared) नाम दिया गया है जो विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम के उपर लाल बत्ती के रूप में दिखाई देता है, । विकिरणित ऊर्जा(radiated energy) को एक डिटेक्टर द्वारा विद्युत संकेतों में परिवर्तित किया जाता है और वस्तु के तापमान को मापने के लिए उपयोग किया जाता है।
पायरोमीटर के प्रकार |Types of Pyrometer in Hindi:
- ऑप्टिकल पायरोमीटर(Optical Pyrometer) Click here to know about Optical Pyrometer.
- इन्फ्रारेड / विकिरण पायरोमीटर(Infrared/Radiation Pyrometer) Click here to know about Radiation Pyrometer
ऑप्टिकल और विकिरण पायरोमीटर के बीच अंतर | Difference between Optical and Radiation Pyrometer in Hindi :
नीचे विकिरण पायरोमीटर और ऑप्टिकल पायरोमीटर की तुलना है।
| क्रमांक | Optical Pyrometer/ऑप्टिकल पायरोमीटर | Radiation Pyrometer/ विकिरण पायरोमीटर |
| 1 | ये एक विशेष प्रकार के पायरोमीटर हैं जिनका उपयोग दृश्यमान स्पेक्ट्रम ऊष्मा विकिरण को खोजने के लिए किया जाता है। दृश्य प्रकाश की मात्रा जो गर्म वस्तुओं को छोड़ती है, यह निर्धारित करेगी कि मापते समय वे कितने गर्म हैं। | ये पायरोमीटर इंफ्रारेड स्पेक्ट्रम में थर्मल रेडिएशन पर काम करते हैं, जो आमतौर पर 2 से 14 मीटर के बीच होता है। यह तापमान मापने के लिए लक्षित वस्तु द्वारा उत्सर्जित विकिरण का उपयोग करता हैं। |
| 2 | विकिरण पायरोमीटर की तुलना में, ऑप्टिकल पायरोमीटर अधिक महंगे होते हैं। | तुलनात्मक रूप में यह अच्छा कार्य करता है और इसकी कीमत कम होती है। |
| 3 | खोलना बंद करने में आसन होता है। | विकिरण पायरोमीटर का डिजाइन जटिल होता है। |
| 4 | धूल, धुआं और थर्मल विकिरण जैसी विभिन्न स्थितियां डिवाइस की सटीकता को प्रभावित कर सकती हैं। | माप बस्तु द्वारा उत्सर्जन से प्रभावित हो सकता है । |
| 5 | चलती वस्तुओं के तापमान को मापने के लिए उपयोगी है। | यह त्वरित गति से प्रतिक्रिया करता है। यह बहुत स्थिर है। |
| 6 | मानवीय भूल का प्रभाव मापन पर पड़ सकता है । | त्रुटि की लगभग कोई संभावना नहीं है। |
| 7 | ऑप्टिकल पायरोमीटर में मापन का परिणाम मानव आँख से पायरोमीटर की डिस्प्ले पर तुरंत देखा जा सकता है। | विकिरण पायरोमीटर में थर्मोकपल तुरंत MiliVolts के रूप में आउटपुट प्रदान करता है। फिर इसे प्योमीटर द्वारा तापमान में परिवर्तित कर के डिस्प्ले किआ जाता है । |
| 8 | ऑप्टिकल पायरोमीटर के घटक जैसे हॉट बॉडी, लेंस, फिलामेंट लैंप और लाल फिल्टर एक सीधी रेखा में व्यवस्थित होते हैं। | विकिरण पायरोमीटर के तीन मुख्य घटक लेंस, रिसीविंग कंपोनेंट्स और रिकॉर्डिंग उपकरण हैं। |
| 9 | ऑपरेटिंग रेंज – 1400 डिग्री सेल्सियस तक, जिसे लेंस के बगल एक absorption-type screen का उपयोग करके 3000 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ाया जा सकता है। | ऑपरेटिंग रेंज – कुल विकिरण को मापने वाले पैरामीटर का उपयोग 700 डिग्री सेल्सियस और 2000 डिग्री सेल्सियस के बीच के तापमान को मापने के लिए किया जाता है। |
पायरोमीटर के लाभ और नुकसान | Advantages and Disadvantages of Pyrometer in hindi :
थर्मामीटर के समान ही तापमान मापन के लिए उपयोग किए जाने वाले पायरोमीटर के भी आमतौर पर कुछ लाभ और कुछ कमियां होती हैं। जिनके बारे में हम नीचे जानेंगे।
पायरोमीटर के लाभ | Advantages of Pyrometer in Hindi:
पायरोमीटर के निम्नलिखित लाभ हैं:
- इसका वजन हल्का होता है।
- पायरोमीटर उच्च तापमान मापने के लिए सबसे सटीक इंस्ट्रूमेंट है।
- पायरोमीटर विशेष रूप से चलती वस्तुओं या किसी गैर-पहुंच योग्य या गैर-स्पर्श करने योग्य सतहों का तापमान मापने के लिए अनुकूलित हैं। आधुनिक मल्टीस्पेक्ट्रल पायरोमीटर गैस टरबाइन इंजन के दहन कक्षों के अंदर मौजूद उच्च तापमान को सटीक रूप से माप सकते हैं।
- यह किसी वस्तु के संपर्क में आए बिना उसका तापमान माप सकता है। यह non-contact measurement. करते हैं।
- यह अलग-अलग दूरी पर विभिन्न प्रकार की वस्तुओं के तापमान को माप सकता है, इसमें त्वरित प्रतिक्रिया समय(quick response time) होता है, और ऐसा करते समय अच्छी स्थिरता होती है।
पायरोमीटर के नुकसान | Disadvantages of Pyrometer in hindi:
पायरोमीटर की कमियों में शामिल हैं:
- ये आम तौर पर टिकाऊ लेकिन महंगे होते हैं।
- धूल, धुआं और थर्मल विकिरण जैसी विभिन्न स्थितियां डिवाइस की सटीकता को प्रभावित कर सकती हैं।
- चूंकि स्वच्छ जलने वाली गैसें(clean burning gases) दृश्य प्रकाश का उत्सर्जन नहीं करती हैं, ऑप्टिकल पायरोमीटर उनके तापमान को मापने के लिए उपयोगी नही हैं।
- पायरोमीटर द्वारा तापमान मापन में मानवीय भूल की सम्भावना होती है।
- विकिरण पायरोमीटर हॉट बॉडी के तापमान को मापने के लिए स्टीफन के नियम का उपयोग करता है, जो पूरी तरह से काले पिंडों(ब्लैक बॉडी) के लिए सही है। वास्तविक अभ्यास में, हॉट बॉडी पूरी तरह से काला नहीं हो सकता है, जो तापमान में माप त्रुटि का कारण बनता है।
- चूंकि 600 से नीचे के तापमान पर हॉट बॉडी की छवि स्पष्ट नहीं होती है, ऑप्टिकल पायरोमीटर का उपयोग 600 से नीचे के गर्म शरीर के तापमान को मापने के लिए नहीं किया जा सकता है।
अनुप्रयोग | Application of Pyrometer in Hindi:
Application of Pyrometer in Hindi-पायरोमीटर के कई उपयोग हैं, जिसमें गतिमान या स्थिर वस्तुओं के तापमान का अधिक सटीक पठन(accurate reading of the temperature) प्राप्त करना शामिल है।
- धातुकर्म भट्टियों(metallurgical furnaces,) के संचालन में, तापमान एक महत्वपूर्ण फेक्टर है। ऑपरेशन को प्रभावी ढंग से नियंत्रित करने के लिए, धातु के तापमान को सटीक और लगातार मापा जाना चाहिए। टेम्परेचर को प्रभावी ढंग से मापने से गलाने की दर को अधिकतम करना, आदर्श तापमान पर स्लैग का उत्पादन, ईंधन के उपयोग को कम करना, और अपवर्तक जीवन(refractory life) का विस्तार करना संभव है। इस उद्देश्य के लिए उपयोग किए जाने वाले पारंपरिक उपकरण थर्मोकपल थे, लेकिन वे पिघल व क्षय हो जाते थे , जिससे वे निरंतर माप के लिए अनुपयुक्त हो गए लेकिन पायरोमीटर अब सबसे उपयुक्त बिकल्प है।
Salt bath furnaces में Heat treatment किया जाता है, जो 1300 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान पर चलता है। अत्यधिक उच्च कार्य तापमान पर पिघले हुए नमक के तापमान की निगरानी और स्टील के बीच महत्वपूर्ण गर्मी हस्तांतरण के साथ परिशुद्धता को बनाए रखा जाता है। अधिकांश त्रुटियां सतह के स्लैग द्वारा लाई जाती हैं, जो salt bath की तुलना में अधिक ठंडी होती है। ट्यूयर पायरोमीटर एक ऑप्टिकल उपकरण है जिसका उपयोग ट्यूयर्स (एक ट्यूब, नोजल, या पाइप जिसे ट्यूयर या ट्यूयर कहा जाता है जिसका उपयोग भट्ठी या चूल्हा में हवा को उड़ाने के लिए किया जाता है),के माध्यम से तापमान की निगरानी के लिए किया जाता है जो आमतौर पर हवा या अन्य अभिकारकों को furnace’s bath में इंजेक्ट करने के लिए नियोजित होते हैं।
- गलाने के क्षेत्र में।
- कपड़े को ज़्यादा गरम होने से बचाने के लिए, एक गर्म हवा के गुब्बारे में एक पायरोमीटर लगाया जाता है जो लिफाफे के शीर्ष पर(top of the envelope )तापमान को मापता है।
- तरल, धातु और अन्य अत्यधिक गर्म सामग्री का तापमान मापा जा सकता है
- भाप के तापमान को मापने के लिए भाप बॉयलरों में।
- टरबाइन ब्लेड की सतह के तापमान को मापने के लिए प्रायोगिक गैस टरबाइन इंजनों में पायरोमीटर लगाए जा सकते हैं। इन पायरोमीटर का उपयोग प्रत्येक टरबाइन ब्लेड के स्थान के साथ उनके आउटपुट को सहसंबंधित करने के लिए टैकोमीटर के साथ संयोजन में किया जा सकता है। इंजीनियर समय और रेडियल स्थिति एन्कोडर(timing and a radial position encoder) का उपयोग करके जांच से पहले ब्लेड पर सटीक स्थानों पर तापमान को इंगित कर सकते हैं।
पायरोमीटर का इतिहास | History of Pyrometer in Hindi:
History of Pyrometer in Hindi-रॉयल संग्रह के लिए 1752 में बनाया गया लंदन साइंस म्यूजियम का हिंडले पायरोमीटर, अभी भी अस्तित्व में सबसे पुराना पायरोमीटर नमूना माना जाता है। पायरोमीटर एक प्रसिद्ध पर्याप्त उपकरण था जिसे 1760 में गणितज्ञ यूलर द्वारा कुछ विस्तार से वर्णित किया गया था।
जोशिया वेजवुड, एक कुम्हार, ने अपने भट्टों में तापमान नापने के लिए एक अलग तरह का पायरोमीटर बनाया जो कि मूल रूप से ज्ञात तापमान पर मिट्टी के रंग की तुलना करके बनाया था, पायरोमीटर बाद में मिट्टी के टुकड़ों के संकोचन, जो भट्ठी के तापमान पर निर्भर था को मापने के लिए उन्नत किया गया । बाद के उदाहरणों में धातु बार के विस्तार(expansion of a metal bar.) का उपयोग किया गया ।
विलियम और वर्नर सीमेंस, भाइयों ने 1860-1870 के दशक में शुरू में पानी के नीचे के केबलों में तापमान की निगरानी के लिए एक प्लैटिनम प्रतिरोध थर्मामीटर बनाया, लेकिन बाद में उन्होंने इसे 1000 C तक धातु विज्ञान में तापमान का पता लगाने के लिए संशोधित किया,और इसे पायरोमीटर नाम दिया।
एल. होलबोर्न और एफ. कुर्लबौम द्वारा, पहला अद्रश्य-फिलामेंट पायरोमीटर 1901 में बनाया गया था। इस उपकरण में पर्यवेक्षक की आंख और गरम वस्तु के बीच एकमात्र बाधा एक छोटा विद्युत फिलामेंट था। फिलामेंट के माध्यम से धारा को तब तक समायोजित किया गया जब तक कि यह वस्तु के समान रंग (तापमान) का न हो, और दिखाई न दे, करंट से तापमान का अनुमान लगाने के लिए कैलिब्रेट किया गया था ।
banishing filament pyrometer (फिलामेंट पायरोमीटर) और अपनी तरह के अन्य पायरोमीटर , जिसे ब्राइटनेस पायरोमीटर कहा जाता है, द्वारा मापा गया तापमान वस्तु की उत्सर्जन(emissivity) पर निर्भर होता है। ब्राइटनेस पायरोमीटर के अधिक उपयोग के साथ, यह स्पष्ट हो गया कि उत्सर्जन वैल्यू में विभिन्नता के कारण तापमान मापन में काफी त्रुटी होती थी। क्योकि सतह खुरदरापन, सतह संरचना और यहां तक कि बस्तु के तापमान में परिवर्तन के साथ उत्सर्जन में भारी बदलाव पाया गया।
इन कठिनाइयों को दूर करने के लिए अनुपात (ratio)या दो-रंग पायरोमीटर विकसित किया गया था। तथ्य यह है कि प्लैंक का नियम, जो तापमान को अलग-अलग तरंग दैर्ध्य पर उत्सर्जित विकिरण की तीव्रता से जोड़ता(Relate) है, को तापमान मापन के लिए प्रयोग किया जा सकता है यदि प्लैंक के दो अलग-अलग तरंग दैर्ध्य पर तीव्रता के स्टेटमेंट का अनुसरण करता है। यह सिद्धांत मानता है कि दोनों तरंग दैर्ध्य पर उत्सर्जन समान है और विभाजन में रद्द हो जाता है। इसे ग्रे बॉडी धारणा के रूप में जाना जाता है। अनुपात पायरोमीटर में अनिवार्य रूप से दो चमक (ब्राइटनेस)पायरोमीटर होते हैं। अनुपात पायरोमीटर के संचालन सिद्धांत 1920 और 1930 के दशक में विकसित किए गए थे, और वे 1939 में व्यावसायिक रूप से उपलब्ध थे।
अनुपात पायरोमीटर द्वारा लोकप्रियता हासिल कर लेने के बाद यह पाया गया कि कई सामग्रियों में दो तरंग दैर्ध्य पर समान उत्सर्जन नहीं होता है, उदाहरण के तौर पर धातुओं सहित कई अन्य बस्तुओ में दो तरंग दैर्ध्य पर समान उत्सर्जन नहीं होता और प्लैंक के स्टेटमेंट के अनुसार इन सामग्रियों का उत्सर्जन रद्द नहीं होता है, जिसके परिणामस्वरूप गलत तापमान रीडिंग होती है। माप के लिए उपयोग किए जाने वाले उत्सर्जन और तरंग दैर्ध्य इस बात से प्रभावित होते हैं कि तापमान मापी जाने वाली बस्तु में कितनी अशुद्धि है। दो-रंग अनुपात पायरोमीटर का उपयोग करके किसी पदार्थ की उत्सर्जकता नहीं पता की जा सकती है।
मल्टीवेवलेंथ पायरोमीटर यूएस नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ स्टैंडर्ड एंड टेक्नोलॉजी में विकसित किए गए थे और पहली बार 1992 में अज्ञात या उतार-चढ़ाव वाले उत्सर्जन के साथ वास्तविक वस्तुओं के तापमान का अधिक सटीक अनुमान लगाने के लिए प्रयोग किया गया था। मल्टीवेवलेंथ पायरोमीटर का उद्देश्य तापमान का सटीक रूप से पता लगाना है, भले ही उत्सर्जन अज्ञात हो , परिवर्तनशील हो, और तीन या अधिक तरंग दैर्ध्य और निष्कर्षों के सांख्यिकीय हेरफेर का उपयोग करके प्रत्येक तरंग दैर्ध्य में भिन्न हो।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न:
1.पायरोमीटर और थर्मामीटर में क्या अंतर है?
पायरोमीटर एक रिमोट-सेंसिंग थर्मामीटर और उच्च तापमान के लिए एक गैर-संपर्क तापमान मापने वाला उपकरण है। थर्मामीटर तापमान (संपर्क माप-कांटेक्ट टाइप मेज़रमेंट) को मापने के लिए एक उपकरण है।
2.प्रकाशिक पायरोमीटर का वर्णन कीजिए।
वे उपकरण जो तापमान माप के लिए बिना संपर्क में आये लक्ष्य वस्तु की चमक और पायरोमीटर के अंदर फिलामेंट की चमक का उपयोग करते हैं।
3.तापमान मापने के लिए किन उपकरणों का उपयोग किया जाता है?
थर्मामीटर, पायरोमीटर, थर्मोकपल और थर्मामीटर (ग्लास में तरल)
विद्युत प्रतिरोध के साथ थर्मामीटर
इन्फ्रारेड थर्मामीटर और विकिरण थर्मामीटर
थर्मोकपल
सिलिकॉन डायोड
धातु आधारित उपकरण
केशिका और बल्ब उपकरण
स्थिर आयतन और दबाव वाले गैस थर्मामीटर
4.तापमान की कौन सी एसआई इकाई का उपयोग किया जाता है?
केल्विन (K) तापमान की SI इकाई है।
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