آموزش
دماسنج ترموکوپل چیست؟ معرفی کاربردها و مزایا و معایب
آبان
دما، یکی از مهم ترین پارامترها در صنایع مختلف محسوب میگردد و اندازه گیری آن بسیار دارای اهمیت است. ابزارهای مختلفی برای اندازه گیری دقیق دما طراحی شده اند که بر پایه اصول فیزیکی متفاوتی کار میکنند. دماسنج ترموکوپل Thermocouple Thermometer یکی از مطمئن ترین و پرکاربردترین ابزارهای برای اندازه گیری دما میباشد. حال میخواهیم ببینیم دماسنج ترموکوپل چیست.
از ویژگی های این ابزار میتوان به داشتن دقت بالا، مقاومت در برابر شرایط محیطی، واکنش سریع به تغییرات دمایی و دامنه گسترده رنج اندازه گیری اشاره نمود. همین ویژگی ها و مزیت دماسنج ترموکوپل سبب شده جایگاه ویژه ای در سیستم های صنعتی و تحقیقاتی داشته باشد. در ادامه خواهیم دید که دماسنج ترموکوپل در کجا کاربرد دارد. در این مقاله قصد داریم به توضیح دماسنج ترموکوپل بپردازیم و ببینیم دماسنج ترموکوپل چگونه کار میکند. همچنین در مورد مزایا، معایب و کاربردهای آن صحبت کنیم.
دماسنج ترموکوپل چیست؟
در پاسخ به این سوال که دماسنج ترموکوپل چیست، باید گفت نوعی وسیله اندازهگیری دما است که اساس کار آن اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو فلز مختلف در دماهای متفاوت است. دو فلز متفاوت که دو نقطه اتصال دارند را در نظر بگیرید. هنگامی که این نقاط در دماهای مختلف قرار داشته باشند، یک اختلاف ولتاژ در مدار الکتریکی به وجود می آید. مقدار این ولتاژ با اختلاف دمای میان آن دو نقطه تناسب دارد. در نهایت با اندازه گیری آن میتوان دمای مورد نظر را به دست آورد.
در ادامه توضیح دماسنج ترموکوپل باید گفت، سیم های ترموکوپل، همان دو فلز متصل شده به هم میباشند. نقطه ای که با جسم گرم تماس دارد (Hot Junction) یا اتصال گرم و نقطه اتصال دیگر (Cold Junction) یا اتصال سرد نامیده میشود. دماسنج ترموکوپل برای محاسبه دما، از اختلاف دمای بین اتصال گرم و اتصال سرد استفاده میکند. جنس فلز ترموکوپل ها معمولا از نیکل، کروم، مس، کنستانتان و یا آلومل میباشد. ترکیب های مختلف این فلزات انواع مختلف ترموکوپل ها را به وجود می آورد که هر یک دارای کاربرد خاص خود میباشند.
ترموکوپل ها در انواع مختلف وجود دارند که در مصارف صنعتی مختلف استفاده میشوند، جهت خرید ترموکوپل صنعتی و یا مشاهده محصولات تنها کافیست به دسته محصولاتمان مراجعه فرمایید.
آشنایی با کاربرد دماسنج ترموکوپل
در این قسمت میخواهیم ببینیم دماسنج ترموکوپل در کجا کاربرد دارد. کاربرد دماسنج ترموکوپل به دلیل عملکرد دقیق و ساختار ساده ای که دارد، بسیار گسترده میباشد. از خطوط تولید صنعتی تا فرایند های آزمایشگاهی، اندازه گیری دما از اهمیت فراوانی برخوردار است. در هر جایی که نیاز به اندازه گیری حرارت و کنترل دما باشد، ترموکوپل ها حضور دارند و به دلیل مزیت های فراوان آن ها، جایگزین ناپذیر به شمار می آیند. مهم ترین کاربردهای دماسنج ترموکوپل عبارتند از:
- صنایع ذوب فلز و فولادسازی
- صنایع نفت و گاز و پتروشیمی
- نیروگاه ها و توربین ها
- صنایع دارویی و غذایی
- صنایع خودروسازی
- کاربردهای آزمایشگاهیی و پزشکی
- لوازم خانگی و تجهیزات غیر صنعتی
- سیستم های تهویه
دماسنج ترموکوپل چگونه کار می کند؟
در این قسمت میخواهیم ببینیم اساس کار دماسنج ترموکوپل چیست. این ابزار بر اساس اثر سیبک (Seebeck Effect) کار میکند. این اثر بیان میکند که وقتی دو فلز متفاوت که در دو نقطه به هم متصل هستند و در معرض اختلاف دما قرار گیرند، میان نقاط اتصال آن ها، اختلاف پتانسیل ایجاد میگردد. میزان این اختلاف ولتاژ، به نوع فلزات و اختلاف دما بستگی خواهد داشت. فرایند کار دماسنج ترموکوپل به صورت مراحل زیر میباشد.
- دو فلز مختلف در نقطه ای به نام اتصال گرم به هم متصل میگردند.
- دمای جسم یا محیطی که قرار است اندازه گیری شود، در تماس با این نقطه اتصال قرار داده میشود.
- انتهای دیگر سیم ها که اتصال سرد نامیده میشود در دمای مرجع یا دمای محیط قرار میگیرد.
- به دلیل وجود اختلاف دما میان اتصال سرد و اتصال گرم، اختلاف پتانسیلی در مدار ایجاد میگردد.
- با اندازه گیری این اختلاف ولتاژ و استفاده از ضرایب مشخصی که به نوع ترموکوپل بستگی دارد، میتوان دمای جسم مورد نظر را به دست آورد.
- برای جبران نمودن تاثیر دمای محیط، اغلب در نقطه اتصال سرد، از جبران ساز استفاده میگردد. بدین ترتیب دقت اندازه گیری افزایش مییابد.
ترموکوپل های نوع K یکی از پرمصرف ترین مدل ها در صنایع مختلف هستند، جهت خرید ترموکوپل تیپ k و یا مشاهده محصولات مختلف به دسته دیگرمان مراجعه فرمایید.
مزایا و معایب دماسنج ترموکوپل
مزایا
- دامنه گسترده اندازه گیری دما: مزیت دماسنج ترموکوپل محدوده دمایی بالای آن میباشد. این ابزار میتواند دماهای بسیار پایین در حدود ۲۰۰- درجه تا دماهای بسیار بالا در حدود ۱۶۰۰ درجه را اندازه گیری نماید.
- سرعت بالا: واکنش این ابزار به تغییرات دمایی بسیار سریع است. به دلیل ساختار ساده و جرم حرارتی کمی که ترموکوپل دارد به سرعت به نوسانات دمایی پاسخ میدهد.
- مقاومت بالا: با وجود ساختار ساده ای که ترموکوپل دارد، مقاومت بسیار بالایی در برابر ضربه، لرزش و دیگر شرایط سخت محیطی دارا میباشد.
- قیمت مقرون به صرفه: این ابزار نسبت به دیگر سنسورهای دمایی پیشرفته نظیر حسگر دمای rtd، از قیمت کمتری برخوردار است و نگهداری آسان تر و کم هزینه تری دارد.
- قابلیت استفاده در کاربردهای گوناگون: مقاومت بالای این ابزار در برابر فشار، ارتعاش، خوردگی، رطوبت و غیره سبب شده کاربرد گسترده ای در صنایع مختلف داشته باشد.
معایب
- دقت کمتر نسبت به سنسورهای RTD: ترموکوپل ها اگرچه دارای محدوده کاربردی وسیعی میباشند اما دقت اندازه گیری آن ها از RTD کمتر است.
- نیاز به جبران ساز در نقطه اتصال سرد: برای بالا بردن دقت اندازه گیری و کاهش خطای اندازه گیری نیاز به جبران ساز دارد.
- حساسیت به تداخل الکترومغناطیسی: در میدان های مغناطیسی قوی ممکن است دچار خطا شود.
- افت دقت: با گذشت زمان و بر اثر تغییرات ساختار فلز در دراز مدت، ممکن است دقت اندازه گیری آن کاهش یابد.
نتیجه گیری
به این پرسش که دماسنج ترموکوپل چیست پاسخ دادیم. همان طور که عنوان شد، این ابزار، یکی از پرکاربردترین تجهیزات اندازه گیری دما در صنعت امروز میباشد. ترموکوپل ها به دلیل مزایایی مثل ساختار ساده، مقاومت بالا، سرعت پاسخ دهی و دقت بالایی که دارند در محیط های مختلف صنعتی و آزمایشگاهی استفاده میشوند.
در این مقاله به این که دماسنج ترموکوپل در کجا کاربرد دارد اشاره کردیم و به بیان مزایا و معایب آن پرداختیم. در نهایت، باید بگوییم ترموکوپل ها همواره یکی از اجزای اصلی سیستم های کنترل دما، در صنایع مدرن محسوب میشوند. لذا شناخت اصول عملکرد آن ها برای مهندسان و تکنسین ها بسیار ضروری میباشد.
