Infrared Radiometer Nedir?
Infrared radiometer (IR radyometre), bir yüzeyin veya nesnenin yaydığı kızılötesi (termal) radyasyonu ölçerek temassız sıcaklık bilgisini elde eden sensördür. Ölçüm, cismin doğal olarak yaydığı ısı enerjisine dayanır.
Nasıl Çalışır?
Her cisim sıcaklığına bağlı olarak kızılötesi radyasyon (IR) yayar. IR radyometre:
- Nesneden gelen termal IR radyasyonu algılar
- Bu radyasyonu Stefan–Boltzmann yasasına göre sıcaklığa dönüştürür
- Temas etmeden ölçüm yapar
Ölçüm Dalga Boyu
- Genellikle 8 – 14 µm (atmosferik pencere)
- Bu bant, atmosferik soğurmanın düşük olduğu ve en doğru sıcaklık ölçümünün yapıldığı aralıktır.
Ne Ölçer?
- Yüzey sıcaklığı (bitki yaprağı sıcaklığı, toprak, su, asfalt vb.)
- Termal radyasyon akısı
Dolaylı olarak:
- Bitki su stresi
- Gece soğuması / Don riski
- Isı adası etkisi
Spektral aralık 8–14 µm (mikrometre) ifadesi, sensörün algıladığı elektromanyetik dalga boyu aralığını belirtir. Bu sensör özelinde, kızılötesi (infrared – IR) ışınım ölçülmektedir.
Neden 8–14 µm?
Bu aralık, dünya yüzeyi, bitkiler, hayvanlar, binalar gibi nesnelerin doğal olarak yaydığı ısı radyasyonunun zirve yaptığı bölgedir.
- Termal radyasyon (sıcaklık yayınımı), Stefan–Boltzmann Yasası ve Planck eğrisi ile tanımlanır.
- Örneğin bir nesne yaklaşık 20–30 °C sıcaklıktaysa, en yoğun yayınımı 8–12 µm civarındadır.
Atmosferik Neden?
8–14 μm aralığı, atmosferin “şeffaf pencere” bölgesi olarak bilinir:
- Atmosfer bu dalga boylarındaki radyasyonu çok az soğurur (absorb eder).
- Böylece yüzeyden çıkan ısıyı doğrudan ölçmek mümkündür.
- 14 μm’den sonra CO₂ ve H₂O buharı ışınımı büyük oranda absorbe eder.
Pyrgeometer İle Farkı
Özellik Infrared radiometer Pyrgeometer Ölçüm
Yüzey sıcaklığı
Uzun dalga radyasyonu
Görüş açısı
Dar (belirli bir alan)
Geniş (yarım küre)
Dalga boyu
8 – 14 µm
4,5 – 50 µm
Kullanım
Nesne/bitki sıcaklığı
Enerji dengesi
Çıkış
°C
W/m²
Görüş Alanı (Field of View)
Apogee SI-411 sensörü 22° yarı açıya sahiptir. Formül:
r = d × tan(θ)
Alan çapı = 2r
Burada:
- d = sensör ile hedef yüzey arasındaki mesafe (örneğin 1 metre)
- θ = yarı açı (22°)
- Alan çapı = 2r
Sensör yüzeyden uzaklaştıkça ölçülen alan doğrusal olarak genişler.
1 metre uzaklıktaki yüzey için:
r = 1 · tan(22°) ≈ 1 · 0.404 = 0.404 m
Çap = 2 × 0.404 = 0.808 m (yaklaşık 81 cm)
Yani sensör 1 metre ötede 81 cm çapında bir daireden ölçüm yapar.
2 metre uzaklıktaki yüzey için:
r = 2 · tan(22°) ≈ 2 · 0.404 = 0.808 m
Çap = 2 × 0.808 = 1.616 m
2 metre mesafede yaklaşık 1.6 metrelik alanı kapsar.
Özet:
- 0.5 m mesafede → Yaklaşık 40 cm çap
- 1 m mesafede → Yaklaşık 81 cm çap
- 2 m mesafede → Yaklaşık 1.6 m çap
- 5 m mesafede → Yaklaşık 4 m çap
Tarımda Infrared Radiometer (IR) Sensörün Anlamı
IR sensör şu soruya cevap verir: “Bitki şu an streste mi?”
- Transpirasyon düşüşü erken yakalanır
- Don riski hava sıcaklığından önce tespit edilir
- Gece–gündüz sürekli ölçüm yapılır
Yüzey Sıcaklığını Tahmin Etmeyin, Ölçün
Bitkide stres çoğu zaman hava sıcaklığında değil, yaprak ve toprak yüzey sıcaklığında başlar.
Sıkça Sorulan Sorular
Infrared radiometer nedir ve ne işe yarar?
Infrared radiometer (kızılötesi radyometre), bir nesneye veya yüzeye temas etmeden, o yüzeyin yaydığı termal radyasyonu algılayarak sıcaklık ölçümü yapan hassas bir sensördür. Tarım, meteoroloji ve endüstriyel alanlarda kullanılan bu cihazlar, bitki yaprak sıcaklığı, toprak ısısı ve don riski gibi kritik verilerin uzaktan izlenmesini sağlar.
IR sensörler neden özellikle 8–14 µm dalga boyu aralığında ölçüm yapar?
8–14 µm aralığı, atmosferik 'şeffaf pencere' olarak adlandırılır çünkü bu bantta atmosferdeki su buharı ve karbondioksit ışınımı minimum düzeyde soğurur. Ayrıca bitkiler ve toprak gibi oda sıcaklığındaki nesnelerin ısı yayılımı bu aralıkta zirve yaptığı için, en doğru ve kararlı yüzey sıcaklığı ölçümleri bu spektral aralıkta gerçekleştirilir.
Tarımda infrared radiometer kullanımının bitki sağlığına faydaları nelerdir?
Bu sensörler, bitki su stresini görsel belirtiler ortaya çıkmadan çok önce tespit etmeye yardımcı olur. Bitki susuz kaldığında terleme (transpirasyon) hızı düşer ve yaprak sıcaklığı artar; IR radyometre bu sıcaklık değişimini anlık yakalayarak hassas sulama yönetimi yapılmasına ve don riskinin önceden fark edilmesine olanak tanır.
Infrared radiometer ile pyrgeometer arasındaki temel farklar nelerdir?
Temel fark ölçüm kapsamı ve spektral aralıktır; infrared radiometer 8-14 µm aralığında dar bir görüş açısıyla spesifik bir yüzeyin sıcaklığını ölçerken, pyrgeometer 4,5-50 µm aralığında tüm gökyüzünden gelen uzun dalga radyasyonu ölçer. Radyometreler °C cinsinden sıcaklık verisi sağlarken, pyrgeometreler genellikle W/m² cinsinden enerji akısı ölçümü yapar.
IR sensörün görüş alanı (Field of View) mesafeye göre nasıl değişir?
Sensörün görüş alanı, ölçüm yapılan yüzeyden uzaklaştıkça doğrusal bir şekilde genişler. Örneğin, 22 derecelik bir yarı açıya sahip olan Apogee SI-411 gibi bir sensör, 1 metre mesafeden yaklaşık 81 cm çapında bir alanı tararken, mesafe 2 metreye çıktığında taradığı alanın çapı yaklaşık 1.6 metreye ulaşır.
Bitki su stresi ölçümünde neden hava sıcaklığı yerine yaprak sıcaklığına bakılır?
Hava sıcaklığı çevresel bir veri sunarken, yaprak yüzey sıcaklığı bitkinin fizyolojik durumunu doğrudan yansıtır. Bitki strese girdiğinde gözeneklerini kapatarak ısınmaya başlar ve bu durum bazen hava sıcaklığının çok üzerine çıkabilir; bu nedenle gerçek bitki sağlığı takibi için infrared radyometre ile yüzey ölçümü yapılması hayati önem taşır.
Kızılötesi radyometreler gece ölçümü yapabilir mi?
Evet, infrared radyometreler nesnelerin kendi doğal ısı yayılımını (termal radyasyon) ölçtüğü için güneş ışığına ihtiyaç duymazlar ve gece-gündüz kesintisiz çalışabilirler. Özellikle gece yapılan ölçümler, tarımsal arazilerde radyasyon donu riskini belirlemek ve bitki gece soğuma hızını takip etmek için kritik bir veri kaynağıdır.
