ترمومتر

ترمومترهای جیوه ای و الکلی

ترمومترهای جیوه‌ ای و الکلی دو نوع قدیمی و پرکاربرد از ترمومترهای سنتی هستند که در طول تاریخ برای اندازه‌ گیری دما استفاده شده‌ اند. ترمومترهای جیوه‌ ای از یک لوله شیشه‌ ای ظریف تشکیل شده‌ اند که درون آن، جیوه به عنوان ماده حساس به حرارت قرار دارد. هنگامی که دما تغییر میکند، جیوه حجم خود را افزایش یا کاهش میدهد و این تغییر حجم، نشانگر دما بر روی مقیاس نصب‌شده بر روی لوله است.

ویژگی‌ ها

• دقت بالا: جیوه در مقایسه با سایر مواد، تغییر حجم قابل‌ اعتمادی دارد که برای اندازه‌ گیری‌ های دقیق مناسب است.
• دامنه دمایی گسترده: معمولاً قابلیت اندازه‌ گیری در دماهای منفی تا مثبت را دارد.
• پایداری شیمیایی: جیوه در شرایط عادی مقاوم است و تغییراتی در خواص آن در طول زمان مشاهده نمی شود.

مزایا

• دقت بالا و خطی بودن پاسخ
• قابلیت استفاده در دماهای بالا و پایین
• عمر طولانی در صورت نگهداری مناسب

معایب و محدودیت‌ها

• سمی بودن جیوه: جیوه بسیار سمی است و در صورت شکستن ترمومتر، خطر آلودگی محیط‌ زیستی و سلامت افراد وجود دارد.
• مشکل در نگهداری و حمل‌ و نقل: خطر شکستن و نشتی جیوه، نگهداری و جابجایی آنها را محدود میکند.
• محدودیت‌ های قانونی: در بسیاری از کشورها، تولید و استفاده از ترمومترهای جیوه‌ ای محدود یا ممنوع شده است.

ترمومترهای دیجیتال

دماسنج های دیجیتال ابزارهای الکترونیکی هستند که برای اندازه‌گیری و نمایش دما به صورت عددی استفاده می‌شوند. این ابزارها دارای یک نمایشگر دیجیتال هستند که دما را به صورت عددی نمایش می‌دهد، معمولاً به واحد‌های مختلفی مانند درجه سلسیوس (سانتی‌گراد) یا فارنهایت.

مزایای دماسنج دیجیتال

• ترمومترهای دیجیتال به طور کلی دقت بالاتری نسبت به ترمومترهای آنالوگ دارند، به ویژه در مدل‌های پیشرفته‌ تر.
• این ابزارها عموماً بسیار ساده در استفاده هستند؛ فقط کافی است تا سنسور را در منطقه مورد نظر قرار دهید و دما به صورت دقیق نمایش داده می شود.
• بعضی مدل‌ های ترمومتر دیجیتال میتوانند دارای قابلیت‌ های اضافی مانند ثبت دما های ماکزیمم و مینیمم، تایمر، زمان‌ بندی و غیره باشند.
• برخی از ترمومترهای دیجیتال مقاومت بالایی در برابر شرایط محیطی مختلف دارند، مانند رطوبت، گرد و غبار، وضوح، و ضربه.
• این نوع گیج دما ها در اندازه‌ ها و اشکال مختلفی موجودند، از مدل‌ های کوچک و قابل حمل تا مدل‌ های بزرگتر با نمایشگرهای بزرگ و آسان قابل مشاهده.

ترمومترهای دیجیتال در صنایع مختلف از جمله صنایع غذایی، پزشکی، آزمایشگاهی، صنایع صنعتی و کاربردهای خانگی مورد استفاده قرار میگیرند به عنوان ابزاری که دقت، سهولت استفاده و امکانات اضافی را فراهم میکنند.

ترمومترهای گازی

این نوع ترمومترها با استفاده از اندازه‌ گیری تغییرات حجم یا فشار گازهای داخلی، دما را نشان میدهند. نمونه‌ هایی از این نوع، ترمومترهای گازهای ایده‌ آل مانند ترمومترهای گازی در تجهیزات آزمایشگاهی و صنعتی هستند. دقت بالا و قابلیت اندازه‌ گیری در دماهای بالا، از ویژگی‌ های این نوع ترمومترها است.

ویژگی ها

ترمومترهای گازی یا ترمومترهای مبتنی بر مایعات گازی مانند ترمومترهای جیوه‌ ای و الکلی، دارای ویژگی‌ های خاصی هستند که آنها را از دیگر انواع ترمومتر متمایز می کند. مهم‌ ترین ویژگی‌ های این نوع ترمومترها عبارتند از:

• دقت بالا در اندازه‌ گیری دما: ترمومترهای گازی قادرند دما را با دقت بالا اندازه‌ گیری کنند. به ویژه در محدوده‌ های مختلف دما.

• پایداری و دوام: این ترمومترها معمولاً مقاوم در برابر ضربه و شرایط محیطی مختلف هستند و میتوانند برای مدت طولانی مورد استفاده قرار گیرند.

• نصب و نگهداری آسان: طراحی ساده و قابل اطمینان، نصب و نگهداری آسان را فراهم می‌ آورد.

• محدوده دمایی وسیع: قادر به اندازه‌ گیری دما در بازه‌ های گسترده، از منفی تا مثبت دما، هستند.

• عدم حساسیت به میدان‌ های مغناطیسی یا بر هم‌ کنش‌ های الکتریکی: این ترمومترها به راحتی در محیط‌ های حساس و خاص قابل استفاده هستند بدون اینکه تحت تأثیر میدان‌ های مغناطیسی قرار بگیرند.

• قابل استفاده در موارد خاص: در محیط‌ هایی که نیاز به اندازه‌ گیری دما در شرایط خاص مانند فشار بالا یا دماهای بسیار زیاد است، مناسب هستند.

• ساختار ساده و کم هزینه: معمولاً ساختار ساده دارند و هزینه تولید و نگهداری آنها نسبتاً پایین است.

ترمومترهای مقاومتی (RTD)

ترمومترهای مقاومتی یا RTD (Resistance Temperature Detector) ابزارهای دقیق اندازه‌ گیری دما هستند که بر اساس تغییر مقاومت الکتریکی یک فلز در برابر دما کار میکنند. رایج‌ ترین نوع RTD از فلز پلاتین ساخته میشود و به نام PT100 شناخته می‌ شود، یعنی مقاومت آن در دمای صفر درجه سانتی‌ گراد 100 اهم است. این حسگرها به دلیل دقت بالا، پایداری طولانی‌ مدت و رفتار تقریباً خطی در برابر دما، در صنایع حساس مانند نفت، گاز، پتروشیمی، داروسازی و آزمایشگاه‌ ها کاربرد گسترده‌ ای دارند.

RTD‌ ها در انواع دو سیمه، سه سیمه و چهار سیمه ساخته می شوند که نوع چهار سیمه دقیق‌ ترین حالت را دارد و معمولاً در سیستم‌ های کنترلی استفاده میشود. این حسگرها قابلیت اندازه‌ گیری دما در بازه 200- تا 600+ درجه سانتی‌ گراد را دارند. در مقایسه با ترموکوپل‌ ها، RTD ها دقت بیشتری دارند اما از نظر سرعت پاسخ و محدوده دمایی ضعیف‌ تر هستند. برای کاربردهایی که به دقت بالا و پایداری بلندمدت نیاز است، RTD بهترین گزینه است. هنگام خرید RTD باید به جنس غلاف، نوع المنت، محدوده دمایی و نوع اتصال توجه کرد تا عملکرد مناسب در شرایط محیطی تضمین شود.

ویژگی ها

• دقت بالا
  قابلیت اندازه‌ گیری دقیق دما با تلورانس بسیار پایین (تا ±0.1°C)

• پایداری بلند مدت
  مقاومت الکتریکی پلاتین در طول زمان تغییرات کمی دارد، مناسب برای کاربردهای حساس و بلندمدت.

• رفتار خطی نسبت به دما
  تغییرات مقاومت نسبت به تغییرات دما تقریباً خطی است و این باعث ساده‌ تر شدن تفسیر و پردازش سیگنال می شود.

• محدوده دمایی مناسب
  عملکرد در بازه دمایی وسیع:
  معمولاً از -200°C تا +600°C

• سازگاری با سیستم‌ های کنترلی
  امکان استفاده در سیستم‌ های PLC، DCS و نمایشگرهای دیجیتال

• قابلیت انتخاب نوع سیم‌ بندی

  • دو سیمه: ساده و ارزان ولی کم‌ دقت

  • سه سیمه: رایج‌ ترین نوع صنعتی

  • چهار سیمه: دقیق‌ ترین حالت برای حذف اثر مقاومت سیم‌ ها

• مقاومت در برابر شرایط محیطی
  با استفاده از غلاف‌ های مقاوم (فولاد ضد زنگ، سرامیک و…) قابل استفاده در محیط‌ های صنعتی سخت

• عمر مفید بالا
  در صورت استفاده صحیح، دارای عمر طولانی و بدون نیاز به کالیبراسیون مکرر

ترمومترهای ترموکوپلی

ترمومترهای ترموکوپلی (Thermocouple Thermometers) ابزارهایی هستند که برای اندازه‌ گیری دما بر اساس پدیده‌ ای به نام اثر سیبک (Seebeck Effect) طراحی شده‌ اند. در این ترمومترها، دو فلز غیر هم‌ جنس به هم متصل میشوند و در صورتی که محل اتصال آنها گرم شود، یک ولتاژ الکتریکی بسیار کوچک تولید می شود. این ولتاژ متناسب با دمای نقطه‌ ی گرم است و میتوان از طریق آن دما را اندازه‌ گیری کرد.

ترمومترهای ترموکوپلی در مدل‌ ها و تیپ‌ های مختلفی مانند نوع K، J، T، E و N تولید میشوند که هر کدام دامنه دمایی خاص و ویژگی‌ های خاص خود را دارند. این ترمومترها دارای مزایایی چون گستره وسیع اندازه‌ گیری دما (از 200- تا 1800+ درجه سانتی‌ گراد)، سرعت پاسخ بالا، ساختار ساده و قیمت مناسب هستند.

به دلیل مقاومت بالا در برابر لرزش، فشار، خوردگی و حرارت، ترمومترهای ترموکوپلی در صنایعی همچون پتروشیمی، فولاد، نیروگاه‌ ها، کوره‌ ها و تجهیزات گرمایشی کاربرد فراوان دارند. در کل، این نوع ترمومتر انتخابی ایده‌ آل برای محیط‌ های صنعتی سخت و پر چالش به‌شمار می رود.

ویژگی‌ های ترمومترهای ترموکوپلی

1. دامنه دمایی گسترده:
   ترموکوپل‌ ها میتوانند دماهایی از حدود 200- تا بیش از 1800+ درجه سلسیوس را اندازه‌ گیری کنند (بسته به نوع ترموکوپل).

2. پاسخ سریع به تغییرات دما:
   به دلیل ساختار ساده و جرم کم، ترموکوپل‌ ها به سرعت نسبت به تغییرات دما واکنش نشان می دهند.

3. مقاومت بالا در برابر شرایط سخت:
   این ترمومترها برای محیط‌ های صنعتی با فشار بالا، ارتعاش، خوردگی یا شرایط خشن مناسب هستند.

4. قیمت مناسب و ساختار ساده:
   نسبت به بسیاری از حسگرهای دما، ترموکوپل‌ ها قیمت پایین‌ تری دارند و ساخت آنها ساده است.

5. قابلیت استفاده در فضاهای کوچک و باریک:
   طراحی فشرده و سیمی آنها اجازه میدهد در فضاهای محدود نصب شوند.

ترمومترهای صنعتی

ترمومتر صنعتی وسیله‌ ای تخصصی برای سنجش دقیق دما در محیط‌ ها و فرآیندهای صنعتی است. این ابزار، در مقایسه با دماسنج‌ های معمولی، از مقاومت بالاتر، دوام بیشتر و دقت بیشتری برخوردار بوده و به طور خاص برای استفاده در شرایط دشوار مانند فشارهای بالا، دماهای بسیار زیاد، ارتعاشات شدید و محیط‌ های خورنده طراحی شده‌ اند. انواع مختلف ترمومترهای صنعتی شامل ترموکوپل، RTD، ترمومتر بی‌ متال، گازی و مادون قرمز است که هر کدام ویژگی‌ ها و کاربردهای منحصر به‌ فردی دارند.

انواع ترمومتر صنعتی

ترمومترهای صنعتی در انواع مختلفی تولید میشوند که هر کدام کاربرد خاص خود را دارند. یکی از رایج‌ ترین مدل‌ ها، ترموکوپل است که برای اندازه‌ گیری دماهای بالا به کار میرود و بر اساس اختلاف ولتاژ بین دو فلز عمل میکند. حسگرهای دمای مقاومتی یا RTD نیز وجود دارند که به دلیل دقت بالایی که دارند، برای کاربردهای حساس بسیار مناسب هستند. ترمومترهای بی‌ متال از نوع مکانیکی و ساده هستند و برای شرایط معمول صنعتی به کار میروند. همچنین ترمومترهای گازی و مایعی برای اندازه‌ گیری دما و فشارهای خاص طراحی شده‌ اند.

نوع دیگری به نام ترمومتر مادون قرمز (IR) وجود دارد که بدون تماس با سطح، دما را اندازه‌ گیری میکند و برای سطوح داغ یا خطرناک بسیار کارآمد است. این ترمومترها میتوانند به صورت آنالوگ یا دیجیتال باشند و قابلیت اتصال به سیستم‌ های کنترلی مانند PLC و DCS را دارند. در انتخاب نوع ترمومتر، عوامل مختلفی از جمله شرایط کاری، دقت مورد نیاز و نوع ماده‌ ای که دما باید اندازه‌ گیری شود، در نظر گرفته می شود.