همه چیز درباره‌ی حسگرهای دما

 

اصطلاح حسگر دما به دسته‌ای از دستگاه‌ها اطلاق می‌شود که دمای اشیاء را اندازه‌گیری می‌کنند. این دستگاه‌ها یا مستقیماً خوانشی را نشان می‌دهند و یا سیگنال خروجی‌ای را ایجاد می‌کنند

که مقدار آن را می‌توان به خوانشی دمایی تبدیل کرد. دما اساس اندازه‌گیری انرژی گرمایی است و می‌توان آن را مقیاس میانگین انرژی جنبشی اتم‌ها و مولکول‌های ماده در نظر گرفت.المنت میله ای

از انواع مختلفی از حسگرهای دمایی در کاربردهای صنعتی استفاده می‌شود. در این مقاله، انواع مختلف حسگرهای دما مرور می‌شوند و توضیحاتی درباره نحوه‌ی عملکرد و کاربردهای آنها ارائه خواهد شد.

برای اطلاعات بیشتر درباره‌ی حسگرها، به مقاله‌ی دیگر ما با عنوان «راهنمای جامع حسگرها (انواع، کاربردها، و سازنده‌ها)» رجوع کنید.المنت میله ای

 

انواع حسگرهای دما

حسگرهای دما، به‌طور کلی، در یکی از این انواع اولیه‌ی زیر قرار می‌گیرند:

• ترموکوپل‌ها
• RTDها[۱] (حسگرهای دمای مقاومتی)
• حسگرهای دمای ترمیستور
• حسگرهای دمای نیمه‌رسانا
• دماسنج‌ها
• حسگرهای دمای سیم مرتعش

 

اکثر این حسگرها (بجز حسگرهای دمای فروسرخ) از نوع تماسی هستند، یعنی حسگر یا گیرنده، برای اندازه‌گیری دما، باید تماس فیزیکی با جسم داشته باشد.

اما حسگرهای فروسرخ انرژی گرمایی تابشی ساطع‌شده از جسم را اندازه‌گیری می‌کنند و، بنابراین، از نوع حسگرهای غیرتماسی به حساب می‌آیند.

بجز برخی انواع دماسنج‌ها، اکثر حسگرهای دما برای تولید سیگنال الکتریکی خروجی و تبدیل آن به دما طراحی می‌شوند.المنت میله ای

 

ترموکوپل‌ها

ترموکوپل‌ها دما را به وسیله‌ی پروبی که از اتصال دو فلز متفاوت به هم ایجاد می‌شود اندازه‌گیری می‌کنند. در این پروب، اتصالی در یک انتها ایجاد و ولت‌متری در انتهای دیگر متصل می‌شود.

انتهای پروب، که به آن نقطه‌ي اتصال گرم (محل اتصال فلزات) گفته می‌شود، برای تماس با جسمی که دمای آن در حال اندازه‌گیری است به کار می‌رود. این در حالی است که انتهای دیگر پروب یا نقطه‌ی اتصال سرد در دمای مرجع قرار دارد.

اختلاف پتانسیل بر حسب ولت بر روی ولت‌سنج ثبت می‌شود، که مقدار آن با اختلاف دمای بین اتصال گرم و سرد ترموکوپل متناسب است. اطلاع داشتن از موارد پایه می تواند انتخاب را در زمان خرید سنسور دما آسانتر کند.المنت میله ای

اکثر ترموکوپل‌ها دارای غلاف محافظی برای جداسازی اتصال فلزی از دمای محیط و محافظت نسبی در برابر خوردگی هستند. برای مثال، برای ساخت غلاف ترموکوپل، می‌توان از فولاد ضدّ زنگ ۳۱۶، فولاد ضدّ ‌زنگ ۳۰۴، یا اینکونل ۶۰۰ استفاده کرد.المنت میله ای

بسته به نوع فلز استفاده‌شده برای ساخت ترموکوپل، از حروف J، K، T، N، E، B، R یا S برای نشان دادن نوع ترموکوپل استفاده می‌شود. هر یک از ترموکوپل‌ها ویژگی‌های خاص خود را در رابطه با محدوده‌ی دما، مقاومت به ارتعاش، سازگاری شیمیایی، و نوع کاربرد دارند.

ترموکوپل‌های فلز پایه با حروف J، K، T و E نشان داده می‌شوند و از همه رایج‌ترند. ترموکوپل‌های فلز نجیب با حروف R، S و B نمایش داده می‌شوند. جدول ۱ انواع مختلف ترموکوپل‌ها و ترکیب فلز آنها را نشان می‌دهد.المنت میله ای

 

اتصالات ترموکوپل‌ها انواع مختلفی دارند، که متداول‌ترین آنها ترموکوپل‌های زمینی[۲] هستند. در این نوع ترموکوپل، سیم‌های فلزی و غلاف هر دو به هم جوش داده می‌شوند و اتصالی مجزا را در نوک پروب به وجود آورند.

به این ترتیب، سرعت پاسخگویی ترموکوپل، به دلیل اتصال حرارتی خوب، بسیار زیاد است. اما در این حالت، تأثیر تداخلات میدانی بر ترموکوپل زیاد است، زیرا غلاف و سیم‌های ترموکوپل به هم متصل هستند و مسیر بزرگتری را به داخل دستگاه ایجاد می‌کنند.

در ترموکوپل‌های بدون اتصال زمین[۳]، غلاف به سیم‌های ترموکوپل جوش داده نمی‌شود، اما به وسیله‌ی عایقی نیز از هم جدا می‌شوند. ترموکوپل‌های به اصطلاح سیم لخت[۴] سیم ترموکوپل را مستقیماً در پروب قرار می‌دهند، که باعث می‌شود زمان‌های پاسخگویی این ترموکوپل‌ها بسیار سریع باشد،

اما ریسک خوردگی سیم‌ها و همچنین خرابی دستگاه در اثر تماس مستقیم اتصال بیشتر می‌شود. در ترموکوپل بدون اتصال زمین غیرمتداول[۵]، از ترموکوپلی دوتایی استفاده می‌شود. در این ترموکوپل، غلاف از سیم‌های ترموکوپل و هر ترموکوپل نیز از ترموکوپلی دیگر جداسازی می‌شود.المنت میله ای