روش های اندازه گیری دما از اهمیت بالایی در علوم و مهندسی برخوردارند. این روش‌ها به ما امکان می‌دهند تا دما را با دقت و صحت بالا اندازه‌گیری کنیم و در کاربردهای مختلف از جمله پزشکی، صنعت، هواشناسی و تحقیقات علمی استفاده کنیم. در این مقاله، به بررسی انواع مختلف روش‌های اندازه‌گیری دما و کاربردهای آن‌ها خواهیم پرداخت.
ترموکوپل‌ها یکی از روش های اندازه گیری دما
ترموکوپل‌ها این دستگاه‌ها از دو فلز غیر مشابه تشکیل شده‌اند که با تغییر دما، ولتاژ تولید می‌کنند. این ولتاژ متناسب با دما است و می‌توان از آن برای اندازه‌گیری دما استفاده کرد. ترموکوپل‌ها سنسورهایی هستند که برای اندازه‌گیری دما استفاده می‌شوند. این سنسورها از دو سیم فلزی ناهمجنس تشکیل شده‌اند که در یک نقطه به هم متصل می‌شوند. این نقطه اتصال، جایی است که دما اندازه‌گیری می‌شود. وقتی دما در این نقطه تغییر می‌کند، ولتاژی تولید می‌شود که با استفاده از جداول مرجع ترموکوپل می‌توان دما را محاسبه کرد. ترموکوپل‌ها به دلیل دقت و گستره دمایی وسیع، در صنایع مختلفی مانند فرآیندهای صنعتی، تولید برق، و حتی در لوازم خانگی استفاده می‌شوند. این سنسورها می‌توانند دماهایی از 270- تا 2315+ درجه سانتیگراد را اندازه‌گیری کنند.
ترانسمیتر دما ویکا
ترانسمیتر دما ویکا (WIKA) یکی از ابزارهای دقیق و پرکاربرد در صنایع مختلف برای اندازه‌گیری دما است. این ترانسمیترها از تکنولوژی پیشرفته‌ای استفاده می‌کنند تا دما را با دقت بالا اندازه‌گیری و به اتاق کنترل منتقل کنند. این دستگاه‌ها اطلاعات دما را از سنسورهای مختلف مانند ترموکوپل، RTD یا ترمیستور دریافت کرده و به سیگنال‌های الکتریکی قابل خواندن برای دستگاه‌های کنترلی تبدیل می‌کنند. برخی از ویژگی‌ها و کاربردهای ترانسمیتر دما ویکا عبارتند از:
- دقت بالا: ترانسمیترهای ویکا به دلیل استفاده از تکنولوژی‌های پیشرفته، دقت بالایی در اندازه‌گیری دما دارند.
- کاربرد گسترده: این ترانسمیترها در صنایع مختلفی مانند نفت و گاز، شیمیایی، داروسازی، غذایی و سایر صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- تنوع مدل‌ها: ویکا مدل‌های مختلفی از ترانسمیترهای دما را ارائه می‌دهد که هر کدام برای کاربردهای خاصی طراحی شده‌اند.
- انتقال داده‌ها: این ترانسمیترها قادرند داده‌های اندازه‌گیری شده را به صورت دیجیتال یا آنالوگ به اتاق کنترل منتقل کنند.
انواع ترانسمیتر دما:
- ترانسمیترهای سر راه (Head-Mounted Transmitters): این نوع ترانسمیترها به‌صورت مستقیم بر روی سر دستگاه‌های دماسنجی نصب می‌شوند و داده‌های دما را به واحد الکترونیکی داخلی ارسال می‌کنند.
- ترانسمیترهای ریلی (DIN Rail Transmitters): این ترانسمیترها بر روی ریل‌های DIN نصب می‌شوند و برای کنترل و نظارت بر دما در مکان‌هایی با فضای محدود استفاده می‌شوند.
- ترانسمیترهای اتصال به لوله (Duct-Mount Transmitters): این نوع ترانسمیترها بر روی لوله‌ها یا کانال‌های هوا نصب می‌شوند تا دما را در این مکان‌ها اندازه‌گیری کنند. ترانسمیتر دما یکی از محصولات پرطرفدار شرکت تتیس صنعت است.
حسگرهای مقاومتی دما (RTD) یکی از تجهیزات و روش های اندازه گیری دما
حسگرهای مقاومتی دما (RTD) یا آشکارسازهای دمای مقاومتی، سنسورهایی هستند که برای اندازه‌گیری دما استفاده می‌شوند. این حسگرها بر اساس تغییر مقاومت الکتریکی با تغییر دما عمل می‌کنند. RTDها از موادی ساخته می‌شوند که مقاومت الکتریکی آن‌ها با تغییر دما تغییر می‌کند. معمولاً از فلزاتی مانند پلاتین، نیکل یا مس برای ساخت RTD استفاده می‌شود. پلاتین به دلیل دقت بالا و پایداری در گستره وسیعی از دماها، رایج‌ترین ماده مورد استفاده است. برای اندازه‌گیری دما با استفاده از RTD، مقاومت الکتریکی حسگر اندازه‌گیری می‌شود. این اندازه‌گیری معمولاً با استفاده از مدار پل وتستون انجام می‌شود. سپس با استفاده از جداول مرجع، دما محاسبه می‌شود.
مزایا:
- دقت بالا
- پایداری طولانی‌مدت
- پاسخ خطی به تغییرات دما
معایب:
- هزینه بالاتر نسبت به ترموکوپل‌ها
- حساسیت به شوک‌های مکانیکی و ارتعاشات.
ترمیستورها؛ روش های اندازه گیری دما
ترمیستورها (Thermistors) یا مقاومت‌های حرارتی، سنسورهایی از روش های اندازه گیری دما هستند. این سنسورها به تغییرات دما بسیار حساس هستند و مقاومت الکتریکی آن‌ها با تغییر دما تغییر می‌کند. برای اندازه‌گیری دما با استفاده از ترمیستور، مقاومت الکتریکی آن اندازه‌گیری می‌شود. سپس با استفاده از جداول مرجع، دما محاسبه می‌شود. این روش به دلیل دقت بالا و پاسخ سریع، در بسیاری از کاربردها مورد استفاده قرار می‌گیرد. ترمیستورها از مواد نیمه‌رسانا ساخته می‌شوند که مقاومت الکتریکی آن‌ها با تغییر دما تغییر می‌کند. این تغییر مقاومت به دو صورت می‌تواند باشد:
- ضریب دمایی منفی (NTC): در این نوع ترمیستورها، با افزایش دما، مقاومت کاهش می‌یابد.
- ضریب دمایی مثبت (PTC): در این نوع ترمیستورها، با افزایش دما، مقاومت افزایش می‌یابد.
از لحاظ ساختار ترمیستورها به دو نوع اصلی تقسیم می‌شوند:
- ترمیستورهای مهره‌ای: این نوع ترمیستورها از یک مهره کوچک نیمه‌رسانا ساخته شده‌اند که درون یک پوشش محافظ قرار دارد.
- ترمیستورهای دیسکی و شیشه‌ای: این نوع ترمیستورها از یک دیسک نیمه‌رسانا ساخته شده‌اند که درون یک پوشش شیشه‌ای قرار دارد.
مزایا:
- حساسیت بالا به تغییرات دما
- پاسخ سریع
- اندازه کوچک و قابلیت استفاده در فضاهای محدود
معایب:
- حساسیت به شوک‌های مکانیکی و ارتعاشات
- محدودیت در دماهای بسیار بالا یا بسیار پایین
ترمومترهای جیوه‌ای و الکلی یکی از روش های اندازه گیری دما
ترمومترهای جیوه‌ای یکی از روش های اندازه گیری دما است. از یک لوله شیشه‌ای باریک تشکیل شده‌اند که درون آن جیوه قرار دارد. این ترمومترها به دلیل دقت بالا و پایداری در گستره وسیعی از دماها، بسیار محبوب هستند.
ویژگی‌ها:
- نقطه جوش بالا: جیوه نقطه جوش بالایی دارد (حدود 356.73 درجه سانتیگراد)، بنابراین می‌توان از آن برای اندازه‌گیری دماهای بالا استفاده کرد.
- دقت بالا: به دلیل ضریب انبساط حرارتی ثابت جیوه، این ترمومترها دقت بالایی دارند.
- پایداری: جیوه در طول زمان تغییر نمی‌کند و خواص خود را حفظ می‌کند.
معایب:
- سمی بودن: جیوه ماده‌ای سمی است و در صورت شکستن ترمومتر، می‌تواند خطرناک باشد.
- محدودیت دمای پایین: جیوه در دماهای بسیار پایین (زیر -38.83 درجه سانتیگراد) منجمد می‌شود و نمی‌تواند دماهای پایین‌تر را اندازه‌گیری کند.
ترمومترهای الکلی نیز از یک لوله شیشه‌ای باریک تشکیل شده‌اند که درون آن الکل قرار دارد. این ترمومترها به دلیل ایمنی بیشتر و قابلیت اندازه‌گیری دماهای پایین، در برخی کاربردها ترجیح داده می‌شوند.
ویژگی‌ها:
- ایمنی بیشتر: الکل نسبت به جیوه کمتر سمی است و در صورت شکستن ترمومتر، خطر کمتری برای محیط زیست و انسان دارد.
- اندازه‌گیری دماهای پایین: الکل در دماهای بسیار پایین (تا حدود -114.9 درجه سانتیگراد) منجمد نمی‌شود و می‌تواند دماهای پایین را اندازه‌گیری کند.
- قابلیت مشاهده بهتر: الکل معمولاً با رنگ‌های مختلف رنگ‌آمیزی می‌شود که مشاهده سطح مایع را آسان‌تر می‌کند.
معایب:
- نقطه جوش پایین‌تر: الکل نقطه جوش پایین‌تری نسبت به جیوه دارد (حدود 78.37 درجه سانتیگراد)، بنابراین نمی‌تواند دماهای بسیار بالا را اندازه‌گیری کند.
- دقت کمتر: به دلیل ضریب انبساط حرارتی متغیر الکل، دقت این ترمومترها کمتر از ترمومترهای جیوه‌ای است.
اندازه‌گیرهای تشعشعی و نوری از روش های اندازه گیری دما
اندازه‌گیرهای تشعشعی و نوری ابزارهایی هستند که برای یکی از روش های اندازه گیری دما بدون تماس مستقیم با جسم مورد نظر استفاده می‌شوند. این اندازه‌گیرها بر اساس قانون استفان-بولتزمن و قانون پلانک عمل می‌کنند. طبق این قوانین، هر جسمی که دمایی بالاتر از صفر مطلق داشته باشد، تشعشعات الکترومغناطیسی از خود ساطع می‌کند. شدت و طول موج این تشعشعات به دمای جسم بستگی دارد. انواع اندازه‌گیرهای تشعشعی و نوری به صورت زیر است:
- پیرومترهای نوری: این ابزارها از یک فیلامان نوری استفاده می‌کنند که با تغییر جریان الکتریکی، درخشندگی آن تغییر می‌کند. اپراتور با تنظیم جریان، درخشندگی فیلامان را با درخشندگی جسم مورد نظر تطبیق می‌دهد و دما را اندازه‌گیری می‌کند.
- پیرومترهای تشعشعی: این ابزارها از یک حسگر تشعشعی استفاده می‌کنند که تشعشعات حرارتی جسم را دریافت و به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند. سپس این سیگنال به دما تبدیل می‌شود.
مزایا:
- اندازه‌گیری بدون تماس: این ابزارها می‌توانند دما را بدون تماس مستقیم با جسم اندازه‌گیری کنند، که برای اجسام داغ یا خطرناک بسیار مفید است.
- پاسخ سریع: این ابزارها به سرعت به تغییرات دما پاسخ می‌دهند.
- دقت بالا: در صورت کالیبراسیون صحیح، این ابزارها دقت بالایی دارند.
معایب:
- حساسیت به شرایط محیطی: این ابزارها ممکن است تحت تأثیر شرایط محیطی مانند گرد و غبار، دود یا بخار قرار گیرند.
- نیاز به کالیبراسیون دقیق: برای دقت بالا، این ابزارها نیاز به کالیبراسیون دقیق دارند.
ثبت ديدگاه