:تاریخ آخرین بروزرسانی مقاله آبان ۱۸ام, ۱۴۰۱ در ۱۱:۰۶ ق٫ظ
توضیح دماسنج ترموکوپل و اینکه چگونه کار میکند؟
دماسنج ترموکوپل چگونه کار میکند؟ آیا شما از این تجهیزات در محیط خود استفاده می کنید؟ اگر جواب مثبت است، چه تایپی (Type) را استفاده می کنید؟ آیا درباره محدوده دمایی سنسورها اطلاعات کافی دارید؟ آیا نوع سنسور Thermocouple را براساس تایپ صحیح انتخاب می کنید؟ بدین معنی که چگونه مشخص می کنید که تایپ K برای شما مناسب است یا تایپ S یا تایپ های دیگر؟ آیا از خطرات انتخاب تایپ اشتباه در محیط خود آگاهی دارید؟
سوالات بالا بسیار حائز اهمیت اند و بسیاری از افراد قبل از خرید، بایستی جواب سوالات بالا را از طریق مشاوره با افراد متخصص، پیدا کنند. در این مقاله قصد داریم درباره دماسنج ترموکوپل (Thermocouple Thermometer) بسیار حیاتی صحبت کنیم و شما عزیزان را با کارایی آن ها آشنا کنیم. پس با ما تا انتهای این مقاله همراه باشید.
سنسور های Thermocouple که نام دیگر آن جفت های حرارتی یا جفت های گرمایی هستند، یکی از پراستفاده ترین و پرکاربردترین محصولات در محیط های صنعتی و آزمایشگاهی اند. به طوریکه در بسیاری از فرایندهای صنعتی و آزمایشگاهی که نیاز به اندازه گیری دما در بخش های گوناگون را دارند، از این تجهیزات اندازه گیری به شکل گسترده ای استفاده می گردد. اگر می خواهید درباره این سنسور اطلاعات بیشتری کسب کنید، بر روی لینک زیر کلیک کنید.
مطالعه بیشتر: ترموکوپل چیست؟
اصل کار دماسنج ترموکوپل (Thermocouple Thermometer)، همانطور که از نام آن مشخص است، اندازه گیری دماست. (لازم است خدمت شما عزیزان این نکته را مطرح کنیم که ترموکوپل، فقط یکی از انواع سنسورهای دما محسوب می شود و نوع دیگری به نام حسگرهای RTD وجود دارند که دما را به دقت اندازه گیری می کنند).
بر خلاف یک دماسنج معمولی، که معمولاً به خصوصیات حرارتی یک ماده مانند جیوه متکی است، یک سنسور ترموکوپل با تولید یک ولتاژ الکتریکی دما را به راحتی اندازه گیری می کند. این lمورد برای سیگنال دهی به سیستم های الکترونیکی کنترل کننده وسایل گاز خانگی مانند: بخاری آب و دیگ های بخار مفید است.
لازم به ذکر است که انواع گوناگونی از سنسورهای Thermocouple وجود دارند که هرکدام بر اساس رنج دمایی و نوع کاربردشان، متفاوت اند. سنسورها از لحاظ تایپ به K, S, R, B, C, J, E, T تقسیم بندی می شوند.
جفت های حرارتی یا حسگرهای گرمایی در تولیدات تجهیزات صنعتی، آزمایشگاهی و حتی در گاز و فر خانه مورد استقاده . آنها اغلب در هر جایی که مهم است که بتوان به طور قابل اعتماد داده های دما را نمایش و ثبت کرد، استفاده می شود.
اثر سیبک (Seebeck) در دماسنج Thermocouple
در دهه 1820، فیزیکدان توانمند آلمانی-استونیایی یعنی توماس یوهان سیبک، متوجه شد که دو فلز ناهمجنس که در نقطه اتصال (hot junction) به هم متصل می شوند. با تغییرات دما در نقطه اتصال، ولتاژ قابل اندازه گیری ایجاد می شود. میزان ولتاژ به میزان تغییرات میزان دما و ویژگی های فلزات بستگی دارد.
به عبارت دیگر:
هسته سنسور Thermocouple، از دو فلز غیر همجنس تشیل شده است که در یک نقطه (hot junction) به هم متصل شده اند. زمانیکه این نقطه در معرض تغییرات (ΔT) قرار می گیرد، یک گرادیان حرارتی میان 2 فلز غیرمشابه در داخل نقطه ایجاد می شود. با توجه به اثر ترموالکتریک، پتانسیل الکتریکی V در سراسر این گرادیان حرارتی شکل می گیرد. کالیبراسیون بین این پتانسیل الکتریکی و دماهای شناخته شده امکان تعیین دمای ناشناخته را در نوک سنسور را فراهم می کند.
مطالعه بیشتر: درباره ترموکوپل صنعتی و کاربردهای آن در صنعت بیشتر بدانیم
این رفتار را می توان با معادله ترموالکتریک ساده شده زیر توصیف کرد که از معادلات حاکم بر اثراتSeeback ، Peltier و Thomson بدست آمده است.
معادله ترموالکتریک
انواع دماسنج ترموکوپل چیست؟
دماسنج ترموکوپل (Thermocouple thermometer)، دارای انواع و اقسام مختلفی است و می توان آن را براساس محدوده اندازه گیری دما را تقسیم بندی نمود. در این بخش قصد داریم هر یک از تایپ های سنسور Thermocouple را به طور خلاصه برای شما عزیزان شرح دهیم. (لازم به ذکر است که در ابتدا انواع سنسورهای براساس فلزات پایه Base Metal را برای شما شرح می دهیم و سپس انواع دماسنج ترموکوپل بر اساس فلزات نجیب Noble Metal.)
نکته مهم: اگرچه ترکیب کالیبراسیون ترموکوپل محدوده دما را کنترل می کند، ,ولی حداکثر محدوده نیز توسط قطر سیم ترموکوپل محدود می شود. این بدان معنی است که سیم های ترموکوپل بسیار نازک ممکن است به حداکثر محدوده دما نرسند.
براساس فلزات پایه
این نوع از سنسورها در تایپ های K, J, T, N, E طراحی و تولید می شوند.
نوع K
می توان گفت نوع K، پرمصرف ترین سنسور اندازه گیری دما در کلیه صنایع کوچک و بزرگ است. یکی دیگر از دلایل استفاده زیاد از این تایپ، ارزان بودن آن نسبت به محدوده دمایی که توسط آن پشتیبانی می شود، است. دامنه دمایی این سنسورها از 270- الی 1372+ درجه سانتیگراد است.
نوع J
سنسور نوع J، زیرگروه ترموکوپل های فلز پایه (Base Metal) است و از متریال (iron–constantan) ساخته شده است. این تایپ از سنسورها مانند تایپ K، جزو سنسورهای ارزان قیمت محسوب می گردند این ترموکوپل همچنین دارای دقت و قابلیت اطمینان بسیار بالایی است که تقریباً برابر با نوع K است اما دامنه و طول عمر بسیار کمتری نسبت به تایپ K دارد (210- الی 1200+ درجه سانتیگراد). دماسنج سِری J، از نظر دقت و ضریب خطا مانند سنسورهای های نوع K است، یعنی 75٪ و 0.4٪ در حالت مستقیم. تایپ جِی، برای استفاده در محیط های مرطوب ایده آل نیستند، زیرا در برابر اکسیداسیون مقاومت کمتری دارند. شناسایی ترموکوپل های J آسان است زیرا کابل ها دارای کدگذاری رنگ مشکی خاصی هستند.
براساس فلزات نجیب
این نوع از سنسورها در تایپ های S, R, B طراحی و تولد می شوند و می توانند در دماهای بسیار بالا، فرآیند اندازه گیری را بدون کوچک ترین مشکلی انجام دهند.
مطالعه بیشتر: درباره انواع ترموکوپل بیشتر بدانیم
نحوه تعیین نوع و شکل جفت حرارتی
- در گام اول، حتماً محیطی که سنسور ترموکوپل در آن استفاده می شود را به طور کامل بررسی کنید.
- محدوده دمایی که سنسور در معرض آن قرار می گیرد را بایستی تعیین کنید.
- حتماً میزان مقاومت شیمیایی مورد نیاز برای سنسور یا متریال غلاف را در نظر بگیرید.
- میزان مقاومت در برابر سایش و لرزش را مورد بررسی قرار دهید.
- فهرست همه الزامات نصب (نحوه اتصال سنسور، دمای محیط، میزان فضا، تجهیزات متصل و …)
معیارهای انتخاب نوع دماسنج ترموکوپل
همانطور که قبلاً هم توضیحح دادیم، ترموکوپل ها اغلب در صنایع کوچک و بزرگ زیادی استفاده می شوند. زیرا می توانند محدوده دمایی بسیار گسترده ای را اندازه گیری کنند و نسبتاً مقاوم هستند. معیارهای زیر موارد اساسی هستند که هنگام انتخاب ترموکوپل باید بررسی شوند.
- میزان محدوده دما
- مقاومت شیمیایی مواد ترموکوپل یا غلاف
- مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر لرزش
- ملزومات نصب
نتیجه گیری
در این مقاله درباره توضیح دماسنج ترموکوپل چگونه کار میکند، صحبت کردیم. حالا نوبت شما عزیزان است که اگر سوالی دارید، در بخش کامنت های این مقاله، آن را بیان کنید.
ثبت ديدگاه