در دنیای امروزی پر از پیشرفتهای تکنولوژیک، دستاوردهای بزرگی در زمینهی اندازهگیری دما بهوجود آمده است. از جمله این دستاوردها، دماسنج ترموکوپل است. ترموکوپل یک حسگر حرارتی است که براساس تغییر ولتاژ الکتریکی در پاسخ به تغییر دما عمل میکند. در این مقاله، به معرفی و کاربردهای دماسنج ترموکوپل خواهیم پرداخت.
ترموکوپل چیست؟
ترموکوپل، یک حسگر دما است که از اتصال دو رشتهی مختلف فلزی تشکیل شده است. اتصال این دو رشته فلزی نقطهای است که به آن نقطه جوش ترموکوپل میگویند. با اعمال تغییری در دما، ترموکوپل ولتاژ الکتریکی تولید میکند که مستقیماً به تغییر دما مربوط است.
انواع ترموکوپل
به طور کلی ترموکوپل ها به انواع مختلفی تقسیم می شوند که عبارتند از:
- ترموکوپل S
- ترموکوپل E
- ترموکوپل J
- ترموکوپل B
- ترموکوپل R
- ترموکوپل T
- ترموکوپل K
- ترموکوپل N
در ادامه به طور مختصر هر کدام از انواع ترموکوپل ها را به همراه کاربرد آن ها شرح می دهیم. برای دریافت اطلاعات بیشتر و خرید ترموکوپل کلیک کنید.
ترموکوپل E
ترموکوپلهای نوع E با استفاده از فلزات C-Ni و Ni-Cr ساخته میشوند که محدوده دمایی بین ۲۰۰- درجه سانتی گراد تا ۹۰۰+ درجه سانتی گراد دارند. این نوع ترموکوپل دارای بیشترین حساسیت بوده و میتوان در کاربردهای خلا و مواردی که سنسور در آن حفاظت نشده، از آن استفاده کرد.
ترموکوپل N
ترموکوپلهای نوع N از فلزهای Ni-Si-Mg با نام تجاری نیسیل و Ni-Cr-Si با نام تجاری نیکروسیل ساخته میشوند که دارای بازه دمایی ۲۷۰- درجه سانتی گراد تا ۱۳۰۰+ درجه سانتی گراد میباشند. از این ترموکوپل معمولا در دماهای بسیار بالا استفاده میشود و بسیار مقاوم در برابر اکسید شدن در دماهای بالا میباشند.
تروموکوپل J
این ترموکوپل از آلیاژهای Cu-Ni و فلز آهن ساخته شده و دارای بازه دمایی بین ۲۱۰- سانتی گراد الی ۱۲۰۰ سانتی گراد میباشد. از این نوع ترموکوپل به دلیل احتمال اکسید شدن آهن در صنایع قالبریزی پلاستیک به کار میرود. به دلیل آهن موجود در ترموکوپل J، بهتر است از آن در مکانهایی که ممکن است اکسیداسیون رخ دهد؛ استفاده نشود.
ترموکوپل K
این نوع از ترموکوپلها که ارزان قیمت میباشد؛ یکی از متداولترین و پرکاربردترین نوع از ترموکوپلها است. ترموکوپل K از سیم فلزی Ni-Cr با نام تجاری کرومل و Ni-Al با نام تجاری آلومل ساخت میشود. رنج عملکرد دمایی این نوع بین ۲۰۰- سانتی گراد تا ۱۳۵۰ درجه سانتی گراد بوده که رنج مطلق نیست و بسته به نوع ظاهری و سازنده آن مختلف است. ترموکوپل نوع K به دلیل استفاده از مس، دارای خاصیت ضد اکسیداسیون است. لذا در کورههایی که اکسیداسیون رخ میدهد؛ بسیار مناسب میباشد.
ترموکوپلهای S
ترموکوپلهای S نیز مانند ترموکوپل S ساخته شده از فلزهای پلاتین و رودیوم با درصدهای ۹۰ درصد پلاتین و ۱۰ درصد رودیوم میباشند که دارای بازهی دمایی ۶۳۰ درجه سانتی گراد تا ۱۰۶۴ درجه سانتی گراد هستند. از این ترموکوپلهایی که در کاربردهایی با دمای بالا استفاده میشوند؛ به دلیل ثبات و دقت بالا، گاهی اوقات در دمای پایین نیز به کار میروند. ترموکوپلهای نوع S در صنایع بیوتکنولوژی و داروسازی در مواردی که درجه حرارت بالا و همینطور با دقت بالا اندازهگیری شود؛ مورد استفاده قرار میگیرد.
ترموکوپل B
ترموکوپل نوع B نیز مانند نوع R و نوع S از دو فلز پلاتین و رادیوم با درصدهای ۷۰ درصد پلاتین و ۳۰ درصد رادیوم ساخته میشوند. این نوع از ترموکوپل دارای بازهی دمایی ۸۷۱ درجه سانتی گراد تا ۱۷۰۴ درجه سانتی گراد است و خروجی آن در مقایسه با ترموکوپلهای نوع S و R کمتر میباشد.
ساختار ترموکوپل
ترموکوپل از دو رشتهی فلزی متفاوت تشکیل شده است که در نقطهی جوش به یکدیگر وصل میشوند. رشتههای فلزی معمولاً از جفتهای فلزی مختلفی تشکیل شدهاند. برخی از جفتهای معروف ترموکوپل عبارتند از: جفت ترموکوپل K، جفت ترموکوپل J، جفت ترموکوپل T و جفت ترموکوپل E
کاربردهای دماسنج ترموکوپل
دماسنج ترموکوپل به دلیل ویژگیهای خاص خود، در بسیاری از صنایع و کاربردها استفاده میشود. در ادامه به برخی از کاربردهای این حسگر دما اشاره میکنیم:
صنعت فولاد
در صنعت فولاد، دماسنج ترموکوپل به عنوان یکی از ابزارهای اندازهگیری دما بسیار مورد استفاده قرار میگیرد. از طریق ترموکوپلها، دما در فرآیندهای تولید فولاد کنترل و نظارت میشود.
صنعت نفت و گاز
دماسنج ترموکوپل در صنعت نفت و گاز نیز کاربردهای فراوانی دارد. از آن برای اندازهگیری دما در واحدهای پالایشگاهی، حفاری چاه و نظارت بر فرآیندهای صنعتی استفاده میشود.
صنعت غذا
در صنعت غذا، دماسنج ترموکوپل برای کنترل دما در فرآیندهای پخت و پز و فریز کردن استفاده میشود. این حسگر دقیق و قابل اعتماد، به تنظیم درجه حرارت در فرآیندهای تهیه غذا کمک میکند.
نتیجهگیری
دماسنج ترموکوپل به عنوان یکی از مهمترین حسگرهای دما در صنایع مختلف به کار میرود. این حسگر با دقت بالا و قابلیت کار در شرایط مختلف، امکان کنترل دما را به صورت دقیق فراهم میکند.
سوالات متداول
آیا ترموکوپل برای اندازهگیری دما در محیطهای خطرناک مناسب است؟
بله، ترموکوپل برای اندازهگیری دما در محیطهای خطرناک مانند صنایع نفت و گاز، کاربرد دارد. زیرا این حسگر بهصورت الکتریکی عمل میکند و برخلاف حسگرهایی مانند رزیستور، نیاز به منبع تغذیه خاصی ندارد.
آیا دقت ترموکوپلها در اندازهگیری دما بالاست؟
بله، ترموکوپلها دارای دقت بالا در اندازهگیری دما هستند. با استفاده از تکنولوژی ترموکوپل و تراشههای حسگر حرارتی پیشرفته، دقت بسیار بالایی در اندازهگیری دما بهدست میآید.
آیا ترموکوپلها قابلیت کار در دماهای بسیار بالا را دارند؟
بله، ترموکوپلها قابلیت کار در دماهای بسیار بالا را دارند. برخی از ترموکوپلها میتوانند در دماهای بالای ۲۰۰۰ درجه سانتیگراد نیز کار کنند.
آیا ترموکوپلها برای اندازهگیری دما در مایعات مناسب هستند؟
بله، ترموکوپلها برای اندازهگیری دما در مایعات نیز مناسب هستند. با استفاده از ترموکوپلهای مناسب و مواد عایق مناسب میتوان دمای مایعات را با دقت بالا اندازهگیری کرد.
آیا ترموکوپلها برای اندازهگیری دما در محیطهای خارجی مناسب هستند؟
بله، ترموکوپلها برای اندازهگیری دما در محیطهای خارجی نیز مناسب هستند. زیرا این حسگرها معمولاً مقاوم در برابر شرایط محیطی مختلف هستند و قابلیت کار در شرایط سخت را دارند.