اندازه گیری دما با ترموکوپل

ترموکوپل صنعتی یکی از ابزارهای مهم و پرکاربرد در اندازه‌ گیری دما است. این ابزار به دلیل انعطاف‌پذیری و سادگی کار با آن، بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این حال، در برخی موارد، ترموکوپل ممکن است خطاهایی در اندازه‌گیری دما داشته باشد.

این خطاها می‌تواند به عوامل مختلفی مانند تغییرات در ویژگی‌های ترموکوپل، تغییرات در محیط اندازه ‌گیری و یا عدم صحت کالیبراسیون ترموکوپل برگردد؛ بنابراین، کاربران ترموکوپل باید این خطاها را در نظر بگیرند و اقدامات لازم را برای کاهش خطاهای احتمالی انجام دهند.

اشتباهات رایج

انتخاب کردن ترموکوپل نادرست برای فرستنده

ترموکوپل‌ها به دلیل انواع مختلفی که دارند، می‌توانند به عنوان حسگر‌های حرارتی در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار گیرند، اما باید توجه داشت که هر نوع ترموکوپل بازه کاری، دقت و خروجی الکتریکی خاص خود را دارد.

بنابراین، اگر در هنگام نصب ترموکوپلی از نوع نادرست برای ارسال اندازه‌ گیری‌ها به فرستنده استفاده کنید، ممکن است با مشکلاتی روبرو شوید. این اشتباه نسبتاً متداول است و برای جلوگیری از آن باید دقت کافی در انتخاب ترموکوپل مناسب داشته باشیم.

برای انتخاب ترموکوپل مناسب، توجه به رنگ بدنه آن بسیار مهم است. هر نوع ترموکوپل به رنگ خاصی می‌باشد که بر اساس آن می‌توان آن را شناسایی کرد. برای این منظور، کافی است مشخصات رنگی که در فرستنده هماهنگی ذکر شده است را بررسی کنید و سپس ترموکوپلی را که بدنه‌اش با این مشخصات هماهنگ است، انتخاب کنید.

تفاوت در آلیاژ سیم‌ها

در فرآیند تولید سیم، هیچ دو سیمی به طور دقیق از نظر جنس یکسان نیستند. حتی اگر تنها درصد آلیاژ سیم‌ها کمی تفاوت کند، این می‌تواند منجر به خطایی در دقت ترموکوپل شود که در اندازه‌ گیری دمای اتصال سنجشگر مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این حال، ترموکوپل‌های استاندارد قادرند دمای واقعی اتصال سنجشگر را با دقت تقریباً یک درصد تعیین کنند که برای اکثر کاربردها کافی است.

برای حل این مشکل، می‌توان از ترموکوپل‌هایی که با سیم‌های مخصوص ساخته می‌شوند، استفاده کرد. این ترموکوپل‌ها دارای دقت دو برابری نسبت به ترموکوپل‌های دیگر هستند. سیم این ترموکوپل‌ها با استفاده از آلیاژ با بالاترین سطح دقت و کمترین میزان ناخالصی تولید می‌شود.

مشکلات سیم رابط ترموکوپل

در ترموکوپل‌ها، قطبیت سیم‌های اتصال بسیار حائز اهمیت است. اگر به ‌صورت تصادفی قطبیت سیم‌های اتصال ترموکوپل را معکوس کنیم، دمای اندازه‌ گیری شده نسبت به ‌اندازه‌ی اختلاف دمای دو سر سیم‌های اتصال نادرست خواهد بود.

در عمل، اکثر مردم انتظار دارند که سیم قرمز برای بارهای مثبت استفاده شود، اما در ترموکوپل‌ها، سیم قرمز معمولاً سیگنال منفی دارد. این رنگ ‌بندی مطابق استاندارد ANSI برای ترموکوپل‌هاست و با آنچه اغلب مردم انتظار دارند متفاوت است.

برای حل مشکل اتصال ترموکوپل، ابتدا باید اتصالات را دقیقاً بررسی کنیم و اطمینان حاصل کنیم که هیچ گونه عیب و خرابی در آن وجود ندارد. در صورتی که مشکل همچنان برقرار باشد، می‌توانید سیم‌های اتصال ترموکوپل را جابجا کنید و ببینید آیا این تغییر در اتصالات مشکل را حل می‌کند یا خیر.

اتصال ترموکوپل به بیش از یک نقطه در زمین

ترموکوپل باید به زمین در یک نقطه متصل شود تا مشکلات حلقه زمین و تداخل فرکانس رادیویی را جلوگیری کند. اتصال به زمین در بیش از یک نقطه می‌تواند منجر به ایجاد حلقه زمین شود که جریان ناخواسته از یک نقطه زمین به نقطه دیگر را ایجاد می‌کند.

این حلقه زمین ممکن است باعث به وجود آمدن میدان‌های الکترومغناطیسی شود که می‌تواند به دقت اندازه ‌گیری ترموکوپل تأثیر بگذارد و تداخلاتی در فرکانس رادیویی ایجاد کند. بنابراین، حتما باید ترموکوپل به زمین در یک نقطه متصل شود تا این مشکلات جلوگیری شود.

تغییرات دما در اطراف اتصال مرجع

ترموکوپل یک سنسور است که اختلاف دما را اندازه می‌گیرد، اما به دلیل وجود اتصال مرجع یا همان اتصال سرد که دمای مشخصی دارد، هرگونه نوسان در دما پیرامون این اتصال باعث قرائت نادرست دما توسط ترموکوپل می‌شود. به عبارت دیگر، اگر دمای اتصال سرد تغییر کند، ترموکوپل قادر به دریافت درست دما نیست و خروجی نادرستی را نشان می‌دهد.

برای حل این مشکل، ابتدا باید بررسی کنیم که آیا در نزدیکی اتصال مرجع هیچ منبع گرمایش یا سرمایشی نظیر فن یا پنکه وجود دارد یا خیر. اگر این منابع حرارتی وجود دارند، باید آن‌ها را حذف کنیم یا به ‌صورت منظم خاموش کنیم. همچنین، با انجام عملیات عایق ‌کاری ساده می‌توان از اتصالات مورد استفاده در برابر تغییرات دما محافظت کرد.

عمر و سن ترموکوپل

ترموکوپل، یک ابزار قدرتمند برای اندازه ‌گیری دما است که در بسیاری از صنایع و کاربردها مورد استفاده قرار می‌گیرد، اما با گذشت زمان، ترموکوپل ممکن است دچار انحراف شود.

عواملی مانند قرار گرفتن در معرض دمای بالا، اندازه‌ گیری‌های دوره‌ای و بسامد دوره‌های اندازه ‌گیری می‌توانند بر ساختار فلزی سیم‌های ترموکوپل تأثیر بگذارند و مسئله‌ای راجع به اندازه‌گیری ایجاد کنند. عموماً این انحراف به سمت کاهش دما است. متأسفانه، این انحراف قابل پیش‌بینی نیست، اما در بازه دمایی ۲۰-۱۰ درجه فارنهایت، خطاهایی وجود دارد که باید در نظر گرفته شود.

برای حل این مشکل، بهترین راهکار این است که ترموکوپل را با یک ترموکوپل جدید و سالم جایگزین کنیم. تجربه کاربران نشان داده است که تنها راه موثر برای رفع این مشکل، تعویض ترموکوپل در فواصل زمانی مشخص است. با توجه به اینکه ترموکوپل یکی از قطعات کلیدی در عملکرد یک وسیله است، تعویض آن با نسخه جدید و عملکرد بهتر، می‌تواند به بهبود کارایی و عملکرد دستگاه کمک کند.

درباره ترموکوپل بیشتر بخوانید: تست سلامت ترموکوپل نوع K

ترموکوپل چیست؟

ترموکوپل، یک ابزار دقیق است که در کاربردهای صنعتی و علمی برای اندازه‌ گیری دما استفاده می‌شود. قیمت آن نسبت به سایر ابزارهای اندازه ‌گیری دما ارزان‌تر است، اما به دلیل توانایی در اندازه‌ گیری بازۀ بزرگی از دما، از ۲۰۰- درجه سانتی‌گراد تا ۱۲۵۰+ درجۀ سانتی‌گراد، به عنوان یک ابزار ارزشمند محسوب می‌شود.

این بازه دما معادل با ۳۲۸- درجه فارنهایت تا ۲۲۸۲+ درجه فارنهایت است. ترموکوپل به علت دقت و قابلیت کار در بازه دمای وسیع، مورد استفاده قرار می‌گیرد و به عنوان یک ابزار قابل اعتماد در اندازه‌گیری دما تلقی می‌شود.

ترموکوپل یک حسگر حرارتی است که به جای اندازه‌ گیری دمای مطلق، اختلاف دما را اندازه می‌گیرد. این حسگر دارای ساختاری است که دو سیم فلزی با جنس متفاوت به هم متصل شده‌اند و اتصال سنجشگر را تشکیل می‌دهند. سر دیگر این دو سیم به جسمی با دمای معین متصل می‌شوند که به آن اتصال مرجع می‌گویند.

ترموکوپل بر اساس اصل سیبِک (Seebeck effect) عمل می‌کند. این اصل بر این اساس است که هرگاه دو اتصال مختلف با دماهای متفاوت به یکدیگر متصل شوند، اختلاف ولتاژی در اتصال‌ها ایجاد می‌شود. ترموکوپل این ولتاژ را اندازه‌ گیری می‌کند و با استفاده از یک تابع تبدیل دما، آن را به واحد دما تبدیل می‌کند. سپس دمای اندازه ‌گیری شده را می‌توان روی نمایشگر دستگاه نمایش داد یا به موقعیت دورتری منتقل کرد.

ترموکوپل‌ها ابزارهایی کارآمد در اندازه ‌گیری دما هستند، اما ممکن است در برخی موارد خطاهایی در اندازه‌ گیری دما با آن‌ها رخ دهد. در این مقاله، به شش اشتباه رایج در اندازه‌ گیری دما با استفاده از ترموکوپل پرداخته می‌شود و راهکارهایی برای برطرف کردن این خطاها معرفی می‌شود.

جمع بندی

ترموکوپل یکی از ابزارهای مهم در اندازه ‌گیری دما است، اما ممکن است خطاهایی در اندازه‌ گیری دما داشته باشد که می‌تواند به عواملی مانند تغییرات در ویژگی‌های ترموکوپل، تفاوت در آلیاژ سیم‌ها، مشکلات سیم رابط ترموکوپل، اتصال ترموکوپل به بیش از یک نقطه در زمین، تغییرات دما در اطراف اتصال مرجع و عمر و سن ترموکوپل برگردد.

برای کاهش این خطاها، باید ترموکوپل مناسب را انتخاب کرده، ترموکوپل‌های با سیم‌های مخصوص و دقت بالا استفاده کرده، اتصال ترموکوپل را در یک نقطه به زمین وصل کرده و تغییرات دما در اطراف اتصال مرجع را کنترل کرد.