اندازه گیری دما با ترموکوپل

به گزارش مدل کودک ترموکوپل ابزاری حیاتی در صنایع مختلف است که برای سنجش دما به کار می آید. در ادامه نحوه کار ترموکوپل و انواع آنرا خواهیم کرد.

به گزارش مدل کودک به نقل از مهر، ترموکوپل ابزاری حیاتی در صنایع مختلف است که برای سنجش دما به کار می آید. این ابزار الکتریکی به علت داشتن دقت زیاد، زمان واکنش سریع و داشتن مقاومت زیاد در مقابل ارتعاشات و فشار بالا، بسیار کاربردی بوده و برای انواع کارهای در ارتباط با اندازه گیری دما به کار می آید. در ادامه نحوه کار ترموکوپل و انواع آنرا خواهیم کرد.
ترموکوپل هرجا که احتیاج به اندازه گیری دما در یک محدوده مشخص باشد، اساسا به یک ترموکوپل نیاز است. این ابزار کاربردی بعنوان یک دماسنج الکتریکی شناخته می شود که با تماس فیزیکی کار خویش را انجام می دهد. این وسیله به نامهای دیگری مثل ترموالکتریک، ترمومتر و اتصال حرارتی هم شهرت دارد و به علت داشتن خصوصیات خوب و البته مقرون به صرفه بودن، محبوب ترین حسگر دما هم می شود. در سالهای دور جهت استفاده از این ترموکوپل های صنعتی نیازمند واردات بودیم؛ اما چندسالی است که متخصصین داخلی کشور موفق به بومی سازی این دماسنج های کاربردی شده اند. ازجمله شرکتهای موفق در زمینه تولید انواع ترموکوپل ها، شرکت پایاسنس است که با استفاده از فناوری روز دنیا و متریال های با کیفیت موفق به تأمین نیاز داخلی شده است. اندازه گیری دما توسط ترموکوپل این دماسنج شامل دو فلز (سیم) ناهم جنس است که در پایان به هم متصل شده اند و زمانی که دمای دو طرف باهم تفاوت داشته باشد، یک جریان الکتریکی در راه ایجاد می شود که به آن اثر سیبک گفته می شود. به یک سمت اتصال، اتصال گرم و به سمت دیگر آن، اتصال سرد می گویند. معمولا سمت گرم به علت قرار داشتن در فرآیند (محل مورد نظر برای اندازه گیری دما)، داخل یک محافظ قرار دارد. برای سنجش دما توسط ترموکوپل کافی است که نقطه اتصال دو سیم (محل اتصال گرم) در محلی که قصد اندازه گیری دمای آنرا دارید قرار بگیرد. اگر محل اتصال دو فلز حرارت داده شود، به علت اثر ترموالکتریکی بین دو سر دیگر آن (محل اتصال سرد) اختلاف پتانسیلی تولید می شود. این اختلاف پتانسیلی (ولتاژ) تابع دما است و با اندازه گیری آن میتوان دما را هم اندازه گیری نمود.
اما برای اندازه گیری اختلاف پتانسیل بین دو محل اتصال گرم و سرد، باید دمای اتصال سرد را هم بدانیم. به فرآیند اندازه گیری اتصال سرد، جبران اتصال سرد (Cold Junction Compensation) گفته می شود که این اندازه گیری معمولا توسط ترنسمیتر انجام می شود. اغلب ترنسمیترها برای محاسبه دمای بلوک از یک بلوک دمای ثابت به همراه یک ترمیستور داخلی یا یک مدار ترانزیستوری استفاده می نمایند. مزایا این وسیله به علت داشتن مزایای زیادش، پرکاربردترین حسگر دما در صنعت به شمار می ‎رود. این ابزار محبوب به علت داشتن مکانیزم ساده و کاربردی به سادگی قابل استفاده می باشد. قیمت مناسب عامل دیگری است که در محبوب شدن این وسیله نقش مهمی داشته و بنابراین است که استفاده از آن رایج است. یکی از بزرگ ترین مزایای این دماسنج های محبوب را میتوان محدوده وسیع اندازه گیری دما دانست؛ به صورتی که از این وسیله برای سنجش دما در اغلب صنایع میتوان استفاده نمود. معایب همچون بزرگ ترین معایب این دماسنج ها میتوان به تماسی بودن آنها اشاره نمود. تماسی بودن به مفهوم این است که برای سنجش دمای محل مورد نظر حتما قسمتی از ترموکوپل باید با در آن محل قرار گیرد و با هدف در تماس باشد. هرچند این سنسورها از دقت خوبی برای اندازه گیری دما برخوردار می باشند، اما باید گفت به صورت کلی از لحاظ دقت در اندازه گیری، در رده متوسط قرار می گیرند. همینطور در مکان هایی که ارزش یا ضربه وجود دارد، برای محافظت از حسگر از یک روکش استفاده می شد که ترموول نام دارد. استفاده از ترموول یا روکش سبب کاهش سرعت پاسخگویی می شود. انواع ترموکوپل مکانیزم این دماسنج بسیار ساده است و با اتصال دو فلز متفاوت به یکدیگر کار می کند. در عین سادگی این سنسورها قادر هستند تا دمایی بین -۲۷۰ تا ۱۸۰۰ درجه را اندازه گیری کنند. این ابزار به علت ساخته شدن از آلیاژهای مختلف به دسته های مختلفی هم تقسیم می شوند که در ادامه محبوب ترین انواع آنرا بررسی خواهیم کرد. ترموکوپل نوع K این مدل را میتوان محبوب ترین و پرکاربردترین نوع این ابزار دانست که از سیم فلزی Ni_Cr (کرومل Chromel) و Ni_Al (آلومل Alumel) تشکیل شده است. این وسیله می تواند دمایی بین -۲۵۰ °C تا ۱۳۰۰ °C را اندازه گیری نماید و حساسیت آن هم تقریباً برابر با ۴۱ µV/°C است. این دماسنج به علت وجود مس در ساختار خود، از خاصیت ضد اکسیداسیون برخودار است و همین مساله باعث کاربرد بالای آن در انواع کوره ها شده است. نکته ای که باید به آن اشاره نمود این است که محدوده دمایی ذکر شده مطلق نیست و بسته به نوع مدل و جنس ترموکوپل نوع k می تواند متفاوت باشد. برای مثال مدلهای سیمی می توانند دمایی بین -۴۰ °C تا ۲۵۰ °C را اندازه گیری کنن؛ در حالیکه مدلهای فلزی توانایی اندازه گیری دمایی بین ۲۵۰ °C تا ۱۳۰۰ °C را دارند. ترموکوپل نوع J ترموکوپل نوع J از Fe (آهن) و آلیاژهای Ni_Cu (کنستانتان Constantan) ساخته شده است و بنابراین (وجود آهن در ساختار) جهت استفاده در مکان هایی که احتمال اکسیداسیون وجود دارد مناسب نمی باشد. ترموکوپل نوع J می تواند دمایی بین -۱۸۰ °C تا ۸۰۰ °C را اندازه گیری نماید و حساسیت آن هم حدود ۵۱ µV/°C می باشد. این دماسنج به علت احتمال اکسید شدن آهن موجود در آن، بیشتر در صنایع قالب ریزی پلاستیک به کار می آید. خرید ترموکوپل برای خرید ترموکوپل باید به چند نکته توجه کنید تا انتخاب درستی داشته باشید. نخستین نکته برای خرید این وسیله، نیاز شما است؛ به عبارتی باید باتوجه به نوع کاری که می خواهید برای آن از این وسیله استفاده کنید، نوع دماسنج را انتخاب کنید تا بهترین نتیجه را داشته باشد. در ادامه مهم ترین پارامترها برای انتخاب این سنسورها را بیان می نماییم که باید در انتخاب خود به آنها توجه کنید. نخستین مورد نوع و رنج دمایی ترموکوپل است که باید به صورت زیر باشد: E (-40 to 900°C) J(-180 to 800°C) K(-250 to 1300°C) R(-50 to 1700°C) S(-50 to 1750°C) T(-250 to 400°C) B(0 to 1800°C) N(-270 to 1300°C)
نکته بعدی تعداد سیم موجود در دماسنج است که معمولا در انواع ۲ سیم، ۳ سیم و ۴ سیم ساخته می شوند. باتوجه به مکانی که از دماسنج استفاده می‎ شود، باید به نوع خروجی آن توجه کرد که این خروجی ها شامل دو مدل خروجی حسگری (mv) و مدل ولتاژ/جریان می شوند. در نهایت باید به متراژ کابل و سایز المان توجه کرد تا ترموکوپل متناسب با مکانی که در آن استفاده می شود، انتخاب گردد.
این مطلب، یک خبر آگهی بوده و خبرگزاری مهر در محتوای آن هیچ نظری ندارد.