مقدار گرما و سرمای یک ماده را دمای آن می گویند که در واقع به میزان حرکت و نوسان مولکولی اشاره دارد. برای خرید و فروش گیج دما تا انتهای این مقاله همراه ما باشید.
واحدهای دما
نقطه مرجع دو دمای قرارداد است. یکی نقطه جوش و دیگری نقطه انجماد آب است. دو مقیاس برای اندازه گیری دما از مقیاس های دیگر رایج تر است. یکی مقیاس فارنهایت است که معمولاً در کشورهای انگلیسی زبان استفاده می شود و دیگری مقیاس سانتیگراد است که در کشورهای SI استفاده می شود.
در مقیاس درجه سانتیگراد، دمای جوش آب در شرایط فشار استاندارد (76HgCm) 100 درجه و نقطه انجماد آب صفر درجه در نظر گرفته شده است. بنابراین، 1 درجه در مقیاس سانتیگراد برابر است با 1/100 اختلاف بین دمای جوش و نقطه انجماد آب خالص. د) در مقیاس 212 درجه فارنهایت به عنوان نقطه جوش و 32 درجه به عنوان نقطه انجماد آب در نظر گرفته می شود. بنابراین درجه 1 در مقیاس فارنهایت 180/1 اختلاف بین نقطه جوش و نقطه انجماد آب است. بنابراین، هر درجه سانتیگراد برابر با 18 درجه فارنهایت است.
روش های اندازه گیری دما با استفاده از دماسنج یا دماسنج
اندازه گیری مداوم و مستمر تغییرات دما یکی از مهمترین بخش های کنترل فرآیند است. بنابراین پایایی ابزار اندازه گیری مورد استفاده ضروری و مطلوب است.
انواع مختلفی از دستگاه های اندازه گیری دما وجود دارد، اما به طور کلی به دو دسته کلی تقسیم می شوند: سنسورهای دما و دماسنج مطلق. بیشتر دماسنج ها بر اساس ساختارشان طبقه بندی می شوند. ترموکوپل ها، آشکارسازهای دمای مقاومتی (RTD) و دستگاه های متصل به شارژ سه مورد از رایج ترین انواع دماسنج یا اندازه گیری دما هستند.
سنسورهای دما برای نشان دادن دما به خواص یک ماده خاص مانند گاز، مایع، فلز یا آلیاژ متکی هستند. به طور کلی عملکرد دما بر اساس خواص فیزیکی خاصی مانند ضریب انبساط، وابستگی مقاومت الکتریکی به دما، اثر ترموالکتریک و سرعت صوت است.
کالیبراسیون یک دماسنج یا ابزار اندازه گیری دما با توجه به مواد آنها انجام می شود. کالیبراسیون معمولاً به خلوص مواد بستگی دارد. خلوص مواد ممکن است در طول فرآیند ساخت سنسور کمی متفاوت باشد، بنابراین هر نوع دماسنج نیاز به کالیبراسیون دارد. اگر مواد حسگر پس از استفاده تغییر کند، ممکن است کالیبراسیون دوره ای نیز لازم باشد. این تغییرات می تواند ناشی از آلودگی، آسیب مکانیکی، تشعشع، فشار بالا، میدان های مغناطیسی یا سایر شرایط محیطی باشد. در سنسورهای دما بر اساس خواص مواد، رابطه بین ویژگی اندازه گیری شده و دما هرگز خطی نیست.
برخلاف سنسورهای دما که به ماده ای که از آن ساخته شده اند بستگی دارد، دقت دماسنج های مطلق به مواد به کار رفته در ساخت آنها بستگی ندارد. با اندازه گیری دما با دماسنج مطلق، می توانید مستقیماً دمای یک جسم یا ماده را اندازه گیری کنید. انواع دماسنج مطلق شامل دماسنج حبابی، پیرومتر تابشی، دماسنج نویز و تداخل سنج صوتی است که نسبت به سایر دماسنج های مطلق رایج تر است.
علاوه بر طبقه بندی دستگاه های اندازه گیری دما بر اساس ساختار، می توان آنها را بر اساس نحوه واکنش آنها به تغییرات دما نیز طبقه بندی کرد. به طور کلی پاسخ این دماسنج ها مکانیکی یا الکتریکی است.دستگاه های اندازه گیری مکانیکی دما با ایجاد حرکت مکانیکی به تغییرات دما واکنش نشان می دهند. دماسنج های پر شده و دماسنج های دو فلزی رایج ترین دستگاه های اندازه گیری دمای مکانیکی هستند. مقدار دمای اندازه گیری شده با دستگاه های اندازه گیری دما مکانیکی معمولاً به طور مستقیم خوانده می شود. این دستگاه ها معمولا قوی و نسبتا دقیق هستند. یکی از بزرگترین معایب دماسنج‌های مکانیکی این است که نسبت به دستگاه‌های الکترونیکی اندازه‌گیری دما نسبت به تغییرات دما کندتر واکنش نشان می‌دهند.
دستگاه های اندازه گیری دمای الکتریکی با تولید یا تغییر سیگنال های الکتریکی به تغییرات دما پاسخ می دهند. ترموکوپل ها و آشکارسازهای دمای مقاومتی (RTD) رایج ترین انواع اندازه گیری دمای الکتریکی هستند. به طور کلی این دستگاه ها دقیق هستند و به سرعت به تغییرات دما پاسخ می دهند. به دلایل ایمنی و حفاظت از شرایط محیطی و فرآیندهای خوردگی، سنسورهای دمای الکتریکی معمولاً در داخل یک چاه عایق و محافظ قرار می گیرند.
دماسنج یا دمای شیشه یا دماسنج شیشه ای
این نوع دماسنج همانند دماسنج های برخی از منازل است و شکل استوانه ای دارد. دارای یک مخزن کوچک در انتهای آن است که با افزایش یا کاهش دما منبسط یا منقبض می شود و سطح سیلندر افزایش یا کاهش می یابد. درجه بندی روی آن بر اساس واحدهای دما است و سطح دما را نشان می دهد.
دماسنج ترموکوپل iru
ترموکوپل از دو فلزی غیر همگن ساخته شده است که انتهای آن به هم متصل شده است. اتصال جوش داده شده را اتصال داغ می نامند. این قسمت از منطقه ای است که دما باید در آن اندازه گیری شود.
دو سر دیگر هیت سینک، اتصالات سرد نامیده می شوند. سیم های ترموکوپل توسط عایق ها از هم جدا شده و تنها در محل جوش و در محل اتصال سرد پس از عبور از مدار الکتریکی دستگاه به یکدیگر متصل می شوند.
ترموکوپل ها رایج ترین دماسنج های الکتریکی در صنعت هستند. از مزایای آن می توان به سادگی، هزینه کم، استحکام، دوام و دقت دقیق اشاره کرد. ترموکوپل ها را می توان در محدوده اندازه گیری نسبتا وسیع (1500+ تا 200- درجه سانتیگراد) و شرایط محیطی مختلف مورد استفاده قرار داد. پل واکنش سریعی دارد. زمان ثابت)، اما به دلیل انطباق آن در محل نصب، سرعت این واکنش تا حد زیادی کاهش می یابد.
دماسنج ها یا دماسنج های ترموکوپل بر اساس اثر ترموالکتریک (اثر Seeback) کار می کنند. همانطور که در شکل نشان داده شده است، اگر دو فلز مختلف یک مدار تشکیل دهند و دو نقطه اتصال آنها در دو دمای متفاوت نگه داشته شوند، جریان الکتریکی در مدار تولید می شود. این اثر به نام اولین کسی که متوجه آن شد، اثر Seeback یا اثر ترموالکتریک نامیده شد.
خروجی کنتاکت سرد که با میلی ولت متر قابل اندازه گیری است ولتاژ بسیار پایینی دارد که بسته به نوع کنتاکت ولتاژ با تغییر دما تغییر می کند.
دماسنج نوع RTD
عملیات RTD بر اساس تغییر مستقیم مقاومت فلز با دما است که با قرار دادن RTD در مدار پل و محاسبه مقاومت TAJ با توجه به مدار پل از جدول، مقاومت دمایی مربوطه را پیدا می کنند. سیم های اتصال RTD به عنوان 2 یا 3 سیم برای جلوگیری از خطاهای مربوط به مقاومت استفاده می شود. دماسنج های RTD معمولا از پلاتین، مس و نیکل ساخته می شوند. تغییرات مقاومت این فلزات با دما خطی است. پاسخ RTD به دما سریعتر از ترموکوپل است.
برای شارژ کانکتورهای سیم از سه نوع سیم و چهار نوع RTD استفاده می شود
،
دماسنج یا دماسنج، نوع ترمیستور
دماسنج نوع ترمیستوری از مواد نیمه هادی و اکسید فلزی مانند منگنز، نیکل، کبالت، مس یا آهن و سیلیکون ساخته شده است. مقدار مقاومت اتصال P-N (دیود) به تغییر دما مربوط می شود. ترمیتورها به دو نوع تقسیم می شوند:
1- دماسنج یا دماسنج نوع NTC که با افزایش دما مقاومت آن کاهش می یابد.
2- دماسنج یا دماسنج: نوعی PTC که با افزایش دما مقاومت آن افزایش می یابد.
ترمیستور مهره ای از یک مهره کوچک ساخته شده از مواد ترمیستور تشکیل شده است که یک جفت سیم اتصال به آن وصل شده است. مهره ها معمولا با شیشه احاطه شده اند.
ترمیستور دیسکی از یک دیسک ساخته شده از مواد ترمیستور و یک جفت سیم اتصال تشکیل شده است. اتصال زنجیرها می تواند شعاعی یا موازی با بالا یا پایین دیسک باشد. برخی از ترمیستورهای دیسکی فاقد سرب هستند و با روکش فلزی ساخته می شوند، بنابراین می توان آنها را به مدار لحیم کرد یا چروک کرد.
ترمیستور واشر شبیه ترمیستور دیسکی است با این تفاوت که یک سوراخ در مرکز دارد و یک سیم فلزی برای اتصال به مدار داخل آن قرار داده شده است. سوراخ در مرکز مهر و موم ترمیستور نصب آن را با یک پیچ محکم یا نصب چند سیل ترمیستور روی هم آسان می کند.
ترمیستور میله ای اساساً میله ای است که از مواد ترمیستور ساخته شده است که یک جفت سیم اتصال به آن متصل است. سیم های اتصال را می توان به صورت محوری یا شعاعی به هر دو سر میله متصل کرد.
دماسنج را می توان هم برای اندازه گیری غوطه وری و هم برای اندازه گیری سطح استفاده کرد. ترمیستورهای عایق در اندازه ها و طرح های مختلفی ساخته می شوند. سنسورهای مجهز به عناصر ترمیستور وجود دارد. هنگامی که اندازه گیری و قابلیت تعویض برای یک برنامه مورد نیاز است، می توان از همان دماسنج هایی که مقادیر مقاومت یکسانی دارند استفاده کرد. علاوه بر این، پروب هایی وجود دارند که حاوی ترمیستورهای متغیر و مقاومت های ثابتی هستند که برای تنظیم ولتاژ و دما یا مقاومت و دما مورد نیاز هستند.
ترمیستور NTC دارای حساسیت -3٪ تا -6٪ است که در مقایسه با RTD بسیار بالاتر است. این امر منجر به پاسخ سیگنال بهتری نسبت به ترموکوپل و RTD شد، اما از طرف دیگر، حساسیت کم RTD و ترموکوپل، آنها را برای دمای بالای 260 درجه سانتیگراد که حد ترمیستور است، انتخاب خوبی می کند.
سیستم گرمایشی از نوع پر
این روش بر اساس رابطه بین فشار، دما و حجم گاز است. تمام گیج هایی که بر این اساس کار می کنند، سیستم گرمایش کمکی نامیده می شوند. طبق قانون کامل گاز داریم:
P1.V1∕T1 = P2.V2 ∕ T2
که در آن Pn فشار مطلق گاز با توجه به پاسکال، Vn حجم گاز با توجه به m3 و Tn دمای مطلق گاز با توجه به کلوین است. سیستم گرمایشی از یک لامپ، یک لوله مویین و یک گیج فشار تشکیل شده است. در این روش دما را از گیج فشار می گیریم. سه راه برای پرکردن این گونه سیستم ها وجود دارد: آب، گاز و بخار (گاز ماده یا ترکیبی است که در شرایط عادی به شکل گاز است، اما بخار در این شرایط مایع است و بسته به میزان آن به گاز تبدیل می شود. افزایش دما و تبخیر) است). حباب به عنوان یک عنصر هوشمند و به عنوان یک مخزن آب در سیستم استفاده می شود. اتصال لوله تغییرات فشار سیستم را به واحد اندازه گیری منتقل می کند. شکل زیر نحوه عملکرد دمای پر یا محدوده دمایی را نشان می دهد.
چندین نوع از سه فاز اصلی ذکر شده (مایع، گاز و بخار آب) وجود دارد که بر اساس روش جبران حرارت و درجه اندازه گیری دما تقسیم می شوند:
گروه: در سیستم های پر از مایع
نوع: I جبران کننده کامل دمای محیط.
نوع: I B جبران دمای محیط در بدنه دستگاه.
گروه: سیستم های بخار پر شده II
نوع: II A برای اندازه گیری دمای بالاتر از دمای اجزای سیستم اندازه گیری مناسب است.
نوع: II B مناسب برای اندازه گیری دمای کمتر از دمای اجزای سیستم اندازه گیری.
نوع: II C برای اندازه گیری دما هم در بالا و هم در زیر سطح سیستم اندازه گیری مناسب است.
نوع: II D برای اندازه گیری دماهای پایین یا قطعات معادل سیستم اندازه گیری مناسب است.
گروه: سیستم III پر از گاز
نوع: III جبران کامل دمای محیط.
نوع: III B برای جبران دمای محیط در محفظه دستگاه
