اصل دماسنج های مختلف

اصل دماسنج های مختلف

دماسنج یک اصطلاح عمومی برای ابزارهای اندازه گیری دما است که می تواند به طور دقیق دما را قضاوت و اندازه گیری کند. پدیده انبساط و انقباض جامدات، مایعات و گازها تحت تأثیر دما به عنوان مبنای طراحی مورد استفاده قرار می گیرد. دماسنج های نفتی، دماسنج های الکلی، دماسنج های جیوه ای، دماسنج های گازی، دماسنج های مقاومتی، دماسنج های ترموکوپلی1، دماسنج های تشعشعی، دماسنج های نوری، دماسنج های دو فلزی و غیره برای انتخاب ما وجود دارد، اما باید به روش استفاده صحیح توجه کنیم. به منظور درک ویژگی های مربوط به دماسنج و استفاده بهتر از آن، این کتاب به صورت اختصاصی نوشته شده است.

1. دماسنج گازی: هیدروژن یا هلیوم اغلب به عنوان مواد اندازه گیری دما استفاده می شود. از آنجایی که دمای مایع سازی هیدروژن و هلیوم بسیار پایین و نزدیک به صفر است، محدوده اندازه گیری دمای آن بسیار گسترده است. این دماسنج بسیار بالا است و بیشتر برای اندازه گیری های دقیق استفاده می شود.

2. دماسنج مقاومتی: به دماسنج مقاومتی فلزی و دماسنج مقاومتی نیمه هادی تقسیم می شود که با توجه به ویژگی های تغییر مقدار مقاومت با دما ساخته می شوند. دماسنج های فلزی عمدتاً از فلزات خالص مانند پلاتین، طلا، مس، نیکل و آهن رودیم، آلیاژهای برنز فسفر استفاده می کنند. دماسنج های نیمه هادی عمدتاً از کربن، ژرمانیوم و غیره استفاده می کنند. استفاده از دماسنج های مقاومتی آسان، قابل اعتماد است و به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته است. محدوده اندازه گیری آن حدود -260 درجه تا 600 درجه است.

3. دماسنج ترموکوپل: یک ابزار اندازه گیری دما است که به طور گسترده در صنعت استفاده می شود. با استفاده از پدیده ترموالکتریک ساخته شده است. دو سیم مختلف به یکدیگر جوش داده می شوند تا انتهای کار را تشکیل دهند و دو سر دیگر به ابزار اندازه گیری متصل می شوند تا مدار را تشکیل دهند. انتهای کار را روی دمایی که باید اندازه گیری شود تنظیم کنید. هنگامی که دمای انتهای کار و انتهای آزاد متفاوت است، یک نیروی الکتروموتور رخ می دهد، به طوری که یک جریان در حلقه جریان می یابد. با اندازه گیری الکتریسیته می توان از دمای یک مکان شناخته شده برای تعیین دما در مکان دیگری استفاده کرد. این دماسنج بیشتر از کنستانتان مس، کنستانتان آهن، کنستانتان نیکل، مس کبالت طلا، رودیوم پلاتین و ... تشکیل شده است و برای دو ماده با اختلاف دمای زیاد مناسب است و بیشتر برای اندازه گیری دمای بالا و کدورت کم استفاده می شود. برخی از ترموکوپل ها می توانند دمای بالا تا 3000 درجه را اندازه گیری کنند و برخی می توانند دمای پایین نزدیک به صفر را اندازه گیری کنند.

4. دماسنج دو فلزی: اشاره به دماسنج مخصوص اندازه گیری دمای بالای 500 درجه، از جمله دماسنج نوری، دماسنج رنگ سنجی و دماسنج تابشی دارد. اصل و ساختار دماسنج دو فلزی نسبتاً پیچیده است و در اینجا تکرار نخواهد شد. دارای محدوده اندازه گیری 500 درجه تا 3000 درجه یا بالاتر است و برای اندازه گیری دماهای پایین مناسب نیست.

5. دماسنج اشاره گر: یک دماسنج به شکل داشبورد است که به آن کالریمتر نیز می گویند که برای اندازه گیری دمای اتاق استفاده می شود و با اصل انبساط و انقباض حرارتی فلز ساخته می شود. از یک ورق دو فلزی به عنوان عنصر سنجش دما برای کنترل نشانگر استفاده می کند. دو فلزی معمولاً با مس و آهن، مس در سمت چپ و آهن در سمت راست پرچ می‌شوند. از آنجایی که انبساط و انقباض حرارتی مس آشکارتر از آهن است، هنگامی که دما افزایش می‌یابد، ورق مس ورق آهن را می‌کشد تا به سمت راست خم شود و نشانگر به سمت راست منحرف می‌شود (به دمای بالا اشاره می‌کند). دو فلزی؛ برعکس ، دما پایین تر می شود و نشانگر به سمت چپ منحرف می شود (به دمای پایین اشاره می کند) که توسط ورق دو فلزی هدایت می شود.

6. دماسنج لوله شیشه ای: دماسنج لوله شیشه ای از اصل انبساط و انقباض حرارتی برای دستیابی به اندازه گیری دما استفاده می کند. از آنجایی که ضریب انبساط محیط اندازه گیری دما با نقطه جوش و نقطه انجماد متفاوت است، دماسنج های لوله شیشه ای رایج ما عمدتاً عبارتند از: دماسنج نفت سفید، دماسنج جیوه ای و دماسنج آب قلم قرمز. مزایای آن ساختار ساده، استفاده راحت، دقت اندازه گیری بالا و قیمت پایین است. نقطه ضعف آن این است که حدود بالا و پایین و دقت اندازه گیری توسط کیفیت شیشه و خواص محیط اندازه گیری دما محدود می شود. نمی توان آن را از راه دور منتقل کرد و شکننده است.

7. دماسنج فشاری: دماسنج فشاری از مایع، گاز یا بخار اشباع در یک ظرف دربسته برای ایجاد انبساط حجمی یا تغییر فشار به عنوان سیگنال اندازه گیری پس از گرم شدن استفاده می کند. ساختار اصلی آن از سه بخش تشکیل شده است: لامپ دما، لوله مویرگی و جدول نشانگر. این یکی از اولین روش های کنترل دما بود که در فرآیند تولید استفاده می شد. سیستم های اندازه گیری دمای فشار هنوز یک روش اندازه گیری بسیار پرکاربرد برای نشان دادن و کنترل دما در محل هستند. مزایای دماسنج های فشاری عبارتند از: ساختار ساده، مقاومت مکانیکی بالا، عدم ترس از لرزش. ارزان است و نیازی به انرژی خارجی ندارد. معایب عبارتند از: محدوده اندازه گیری دما محدود است، معمولاً -80~400 درجه است. اتلاف حرارت زیاد است و زمان پاسخ آهسته است. سیستم آب بندی ابزار (لامپ حرارتی، مویرگی، لوله فنری) آسیب دیده است، تعمیر و نگهداری دشوار است و باید جایگزین شود. دقت اندازه گیری تحت تأثیر دمای محیط قرار می گیرد ، موقعیت نصب لامپ تأثیر زیادی دارد و دقت نسبتاً پایین است. فاصله انتقال مویرگی محدود است. محدوده کار نرمال دماسنج فشار باید 1/2--3/4 محدوده باشد و ابزار نمایشگر و لامپ دما باید تا حد امکان در حالت افقی قرار گیرند. پیچ‌های نصب توپ دما که در هنگام نصب استفاده می‌شوند باعث کاهش دما و در نتیجه دما نادرست می‌شوند. عملیات عایق حرارتی باید در حین نصب انجام شود و لامپ گرم باید تا حد امکان در محیطی بدون لرزش کار کند.

8. دماسنج دوار: دماسنج دوار از ورق های دو فلزی نورد شده ساخته شده است. یک سر بی متال ثابت است و سر دیگر به اشاره گر متصل است. با توجه به درجات مختلف انبساط دو قطعه فلزی، قطعه دو فلزی در دماهای مختلف پیچ می خورد و عقربه ها به موقعیت های مختلف روی صفحه اشاره می کنند. درجه حرارت را می توان از خواندن روی صفحه تشخیص داد.

9. دماسنج نیمه هادی: ماده شیمیایی تغییر مقاومت نیمه هادی با فلز متفاوت است. با افزایش دما، مقاومت آنها کاهش می یابد و به طور گسترده ای تغییر می کند. بنابراین، یک تغییر کوچک دما نیز می تواند باعث تغییر قابل توجهی در مقاومت شود. دماسنج ها با دقت بالایی ساخته می شوند و اغلب از آنها به عنوان سنسور دما یاد می شود.

10. دماسنج ترموکوپلی: یک دماسنج ترموکوپل از دو فلز مختلف تشکیل شده است که به یک ولت متر حساس متصل هستند. کنتاکت های فلزی در دماهای مختلف اختلاف پتانسیل متفاوتی را در فلز ایجاد می کنند. اختلاف پتانسیل کم است، بنابراین برای اندازه گیری آن به یک ولت متر حساس نیاز است. دما را می توان از خواندن ولت متر تشخیص داد.

11. پیرومتر نوری: اگر دمای جسمی به اندازه ای باشد که نور مرئی زیادی ساطع کند، می توان دمای آن را با اندازه گیری میزان تابش حرارتی تعیین کرد. این دماسنج یک دماسنج سبک است. این دماسنج عمدتاً از یک تلسکوپ با فیلتر قرمز و مجموعه ای از مدارها با یک لامپ کوچک، یک گالوانومتر و یک مقاومت متغیر تشکیل شده است. قبل از استفاده، رابطه بین دمای مربوط به روشنایی متفاوت رشته و قرائت آمپرمتر را برقرار کنید. هنگام استفاده، تلسکوپ را به سمت جسم مورد اندازه گیری نشانه بگیرید و مقاومت را طوری تنظیم کنید که روشنایی لامپ با روشنایی جسم مورد اندازه گیری یکسان باشد. در این زمان، دمای جسم اندازه گیری شده را می توان از گالوانومتر خواند.

12. دماسنج کریستال مایع: کریستال های مایع ساخته شده از فرمول های مختلف، دمای انتقال فاز متفاوتی دارند. هنگامی که آنها تحت تغییر فاز قرار می گیرند، خواص نوری آنها نیز تغییر می کند و باعث می شود کریستال های مایع تغییر رنگ دهند. اگر یک تکه کاغذ با کریستال های مایع با دماهای انتقال فاز مختلف پوشانده شود، دما را می توان از تغییر رنگ کریستال مایع شناخت. مزیت این دماسنج این است که خواندن آن آسان است، اما عیب آن کافی نبودن آن است. اغلب در مخازن ماهی زینتی برای نمایش استفاده می شود.