X بستن تبلیغات
X بستن تبلیغات
header
متن مورد نظر

ترموکوپل ها

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

اندازه گیری دما در ترموکوپل ها بر مبنای اثر سیبک است. دوهادی که دارای چگالی الکترون های آزاد متفاوتی در دمای مساوی هستند، وقتی یک سر هرکدام ازآن ها به هم جوش خورد، الکترون ها از هادی با چگالی الکترون های آزاد بیشتر، به طرف هادی با چگالی الکترون های آزاد کم تر منتقل می شود ونتیجه آن به وجود آمدن حفره های مثبت از یک طرف والکترون های آزاد در طرف دیگر است. ولتاژی که بدین طریق بوجود می آید، ولتاژ پولیتر نامیده می شود. ولتاژ پولیتر تابع دمای نقطه اتصال ودر حدود v/C  µ (50-10) است. بعلاوه در هر هادی هموژن، در اثر اختلاف دما در دو سرآن، یک ولتاژ به وجود می آیدکه به نام ولتاژ تومسون نامیده میشود والکترون ها از انتهاب گرم به طرف انتهای سرد سرازیر می شوند وانتهای گرم نسبت به انتهای سرد مثبت تر می شود.

<!–[if gte mso 9]> Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4 <!–[if gte mso 9]> <!–[if gte mso 10]>
/* Style Definitions */
table.MsoNormalTable
{mso-style-name:\”Table Normal\”;
mso-tstyle-rowband-size:0;
mso-tstyle-colband-size:0;
mso-style-noshow:yes;
mso-style-parent:\”\”;
mso-padding-alt:0in 5.4pt 0in 5.4pt;
mso-para-margin:0in;
mso-para-margin-bottom:.0001pt;
mso-pagination:widow-orphan;
font-size:10.0pt;
font-family:\”Times New Roman\”;
mso-ansi-language:#0400;
mso-fareast-language:#0400;
mso-bidi-language:#0400;}

ترموکوپل ها 

اندازه گیری دما در ترموکوپل ها بر مبنای اثر سیبک است. دوهادی که دارای چگالی الکترون های آزاد متفاوتی در دمای مساوی هستند، وقتی یک سر هرکدام ازآن ها به هم جوش خورد، الکترون ها از هادی با چگالی الکترون های آزاد بیشتر، به طرف هادی با چگالی الکترون های آزاد کم تر منتقل می شود ونتیجه آن به وجود آمدن حفره های مثبت از یک طرف والکترون های آزاد در طرف دیگر است. ولتاژی که بدین طریق بوجود می آید، ولتاژ پولیتر نامیده می شود. ولتاژ پولیتر تابع دمای نقطه اتصال ودر حدود v/C  µ (50-10) است. بعلاوه در هر هادی هموژن، در اثر اختلاف دما در دو سرآن، یک ولتاژ به وجود می آیدکه به نام ولتاژ تومسون نامیده میشود والکترون ها از انتهاب گرم به طرف انتهای سرد سرازیر می شوند وانتهای گرم نسبت به انتهای سرد مثبت تر می شود.

امروزه دستگاه های اندازه گیری دما مجهز به ترموکوپل مشابه میتر ولتاژ وجریان مقاومت با نمایشگر دیجیتالی وبرای تایپ های مختلف جهت اندازه گیری گسترده دمای متفاوت، به بازار ارائه شده اند. شکل زیر شمای کلی آن را نشان می دهد که ولتاژ به دست آمده از حضور ترموکوپل در محیط، با دمای مورد اندازه گیری (Tm ) ازطریق پروب مربوط به سیستم الکترونیکی منتقل می شود.

ترموکوپل ها از مهم ترین حسگرها برای اندازه گیری دما در صنعت هستند واز آلیاژهای مختلف که فلز پایه آن ها مس و آهن است وهمچنین آلیاژهای زیر ساخته می شوند فلزات مذکور با درصد مشخص واستاندارد شده به بازار وصنعت ارائه می شوند.

در ساختمان ترموکوپل ها فلزات از خلوص بالایی برخورداند وخصوصیات آلیاژها باید کاملاً مطابق با استانداردها باشد. با عنایت به اندازه های فیزیکی ترموکوپل ها که حدود چند سانتی متر است، اتصال آن به قسمت های بعدی برای استفاده از ولتاژ ترموکوپل جهت آشکارسازی دما ویا استفاده در حلقه کنترل، معمولاً ولتاژ خروجی آن به فاصله حدود چند متر (حداقل) به وسیله سیم های رابط منتقل می شود ودر نتیجه مدار معادله به شکل زیر تبدیل میشود.

در این شکل، سه نقطه اتصال ودر نتیجه سه منبع ولتاژ E3 ، E2 ، E1 وجود دارد که ولتاژ خروجی معادل آن En خواهد بود.

E3 + E2 + E1= En

ولتاژ نامعلوم که باید محاسبه شود، E1 استز در حالی که En از روی میتر قابل خواندن است. E3 ، E2 باید محاسبه شود که از روی آنها E1 بدست بیاید. برای سهولت کار سیم های رابط از نقاط E3 ، E2 تا میتر که در فاصله بیشتر از چند میتر قرار گرفته است، طوری انتخاب می شود که مجموع ولتاژهای E3 ، E2  مساوی صفر باشد. با توجه به این موضع، سیم های رابط را هادی های جبران کننده می نامند. در عین حال از نظر اقتصاد مقرون به صرفه است که جنس سیم های رابط از فلزات ویا آلیاژهای ارزان تر باشد. به عنوان مثال سیم هایی که از جنس نیکل/مس مس است، برای ترموکوپل آلیاژ پلاتینیوم/ رادیم- پلاتینیوم استفاده میشود.

حفاظت مکانیکی وساختمان ترموکوپل ها:

ترموکوپل ها ابزار حساس وظریفی هستند که نیاز به احتیاط زیاد در به کارگیری بخصوص در نصب ومونتاژ دارند. یکی از منابع بزرگ خطا از تنش هایی که روی نقطه اتصال به وجود می آید، حاصل میشود. برای تقلیل وبه حداقل رساندن آن، سعی میشود که ترموکوپل ها به صورت عمودی (ونه بصورت افقی ویا مایل) نصب شوند.

برای حفاظت مکانیکی ترموکوپل ها، آنها را در حفاظهای (مثلاً سرامیکی) قرار می دهند. اطلاعات تعدادی از مواد اولیه حفاظ ها با دمای کاری آنها در مرجع شماره ۲۲ قابل مشاهده است.

ضمن اینکه ترموکوپل های (بدون حفاظ) معمولاً سیستم های درجه یک و یادو هستند وثابت زمانی آن ها خیلی کم در مقایسه با سرعت سیستم های حرارتی وقابل قبول است، ولی وقتی در داخل حفاظ قرار می گیرند، ثابت زمانی کل سیستم بیش از انتظار زیاد می شود. مثلاً برای ضخامت دیواره حفاظ یک میلی متری۰٫۱۵S = τ است که اثر نسبتاً کمی در پروسه اندازه گیری دارد، در حالی که باضخامت پوسته شش میلی متری، ثابت زمانی به ۳٫۹S = τ تبدیل می شود . که به سادگی قابل تحمل نیست.

اتصال سیم های ترموکوپل از طریق جوش و یالحیم ویا به صورت ساده از طریق به هم پیچاندن آنها انجام می گیرد. جوش دادن آنها معمول ترین روش است وجوش نقره در رابطه با ترموکوپل های مس کنستانتان بسیار معمول است. قطر سیم های ترموکوپل ها بین ۰٫۴ mm الی ۲mm است که گران بودن فلز وزیاد شدن ثابت زمانی به دلیل ازدیاد قطر سیم وهمچنین استحکام مکانیکی ، از پارامتر هایی هستند که در انتخاب قطر درنظر گرفته میشود. برای مثال: برای رسیدن به ثابت زمانی خیلی کوچک از طریق استفاده از سیم با قطر۰/۱mm قابل تصور است. برای آشنایی بیشتر به مرجع ۲ مراجعه شود.

ترموپیل:

مجموعه ترموکوپل ها که به هم سری یا موازی بسته شوند، ترموپیل نامیده میشود. نقطه مرجع آنها در مکان سرد مشترک ونقاط اتصال آنها نیز در جایگاهی که دمای آن باید اندازه گیری شود، قرار می گیرد.

 

منبع : پدیدا بزرگترین مرجع علمی ایرانیان

 

ارسال نظر